大芯片主板-6频率表

    大芯片主板

ZP-6型恒功率晶闸管中频电源控制板
使用说明书

1、概述
ZP-6恒功率晶闸管中频电源控制板主要由电源、调节器、移相控制电路、保护电路、启动演算电路、逆变频率跟踪、逆变脉冲形成、脉冲放大及脉冲变压器组成。其核心部件采用了高性能、高密度、超大规模专用CPLD集成电路，使其电路除调节器外，其余均实现数字化，整流触发器部分不需要任何调整，而且可靠性高、脉冲对称度高、抗干扰能力强、反应速度快等特点，又由于有相序自适应电路，无需同步变压器，所以，现场调试中免去了调相序、对同步的工作，仅需把KP晶闸管的门极线接入控制板相应的接线端上，整流部分便能投入运行。
逆变采用扫频式零压软启动方式，启动性能优于普通的零压软启动电路。并设有自动重复启动电路，可防止中频电源偶尔的启动失败，使启动成功率达到100%。频率跟踪电路采用的是平均值取样方案，提高了逆变的抗干扰能力，而且仅需取样中频电压信号，而无需槽路电容器的电流信号，免去了外接中频电流互感器、确定取样电流相位的烦恼。因此，在调试和使用现场中，也不会由于中频输出线或取样电流互感器的相位接反，而产生中频电源不能启动的问题。
逆变电路中还加有逆变角调节电路，可以自动调节负载阻抗的匹配，达到恒功率输出，可以制成“快速熔炼”的中频电源，达到节时、节电、提高网侧功率因数的目的（此功能也可被送掉）。逆变部分的主要电路均在CPLD大规模集成电路的内部，亦是数字电路。
全板仅有8只集成电路、4只晶体管、6只微调电位器、33个引出端子，安装十分方便，适用于各种晶闸管并联谐振中频电源。
2、适用装置
适用于400HZ-10KHZ各种晶闸管并联谐振中频电源。
3、正常使用条件
3.1海拔不超过2000米。
3.2环境温度不低于-10℃，不高于+40℃。
3.3空气最大相对湿度不超过90%（20℃±5℃时）。
3.4运行地点无导电及爆炸性尘埃，无腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽。
3.5无剧烈振动和冲击。
4、主要技术参数
4.1主电路进线额定电压：100V~660V（50HZ）（注意R8、R9、R10的匹配）
4.2控制供电电源：单相17V/2A。
4.3中频电压反馈信号：AC  15V/15mA。
4.4电流反馈信号：AC  12V/5mA三相输入。
4.5整流触发脉冲移相范围：α=0~130°。
4.6整流触发脉冲不对称度：小于1°。
4.7整流触发脉冲信号宽度：≥600μS、双窄、间隔60°。
4.8整流触发脉冲特性：触发脉冲峰值电压：≥12V
触发脉冲峰值电流：≥1A
触发脉冲前沿陡度：≥0.5A/μS
4.9逆变频率：4000HZ~10KHZ。
4.10逆变触发脉冲信号宽度：1/16×逆变频率。
4.11逆变触发脉冲特性：触发脉峰值电压：≥22V
触发脉峰值电流：≥1.5A
触发脉冲前沿陡度：≥2A/μS
（逆变的触发脉冲变压器是外接的）
4.12最大外型尺寸：245×175×40mm。
4.13故障信号输出：
控制板在检测到故障信号时，输出一组接点信号，该接点容量为AC：5A/220V：DC：10A/28V。
5、控制板的接线端子与参数
控制板共有33个M3接线端子，端子排列图参见图一，各端子功能表见表一。
表一
功  能 端子号 参      数
故障
输出 K-2
K-1 常开接点AC 5A/220V，DC 10A/28V
常开接点的定触头，接电源N线
电压反馈
信号 UP1
UP2 VF
中频电压15V
电流
反馈
信号 I1
I2
I3 IF
AC，三相12V
控制
信号 KZ
GND KZ悬空为运行状态，接地为停止运行和故障复位平
GND控制信号接地端（与给定共用）
给定 GND
ADJ
+15V GND给定接地端
ADJ给定：DC，0~+15V
VCC  DC，+15V，最大输出20Ma
电源 -17V
-17V AC  17V/2A
AC  17V/2A
逆变
脉冲
输出 UE
UA
UB +22V  逆变输出公共端  E端
OUT  逆变输出端，最大输出15V
OUT  逆变输出端，最大输出15V
外故
障输
入 SY
SW
GND 接地为故障状态，“SY”LED灯亮，带3秒延时。
接地为故障状态，“SW”LED灯亮，带3秒延时。
外故障公共端（接地端）
频率
表 HZ+
HZ 频率表正端（+15V、5mA 输出）
频率表负端
整流脉冲
输出 G1-G6
K1-K6 接1~6号晶闸管控制极
接1~6号晶闸管阴极
8、发光二极管工作状态
代  号 发光二极管亮时指示状态
+15V 控制板+15V电源工作
+5V 控制板+5V电源工作
GY 中频过电压故障
GL 中频过电流故障
QY 控制板欠电压故障
QX 三相输入缺相故障
SY 水压低故障
SW 水温高故障
D9-D14 六路整流脉冲指示，正常为微亮，过亮表示SCR门极接反或开路
9、电位器
代  号 电位器工作状态
W1  VF 最大中频输出电压设定电位器；当有电压反馈时可设定最大中频输出电压，顺时针方向为最小，最大调节范围约2倍。
W2  IF 最大输出电流设定电位器；当有电流反馈时可设定最大输出电流，顺时针方向为最小，最大调节范围约2倍。
W3  MAX 最大逆变引前角设定电位器，顺时针方向为增大，最大调节范围约为40度至60度。
W4  MIN MIN最小逆变引前角设定电位器，顺时针方向为增大，最大调节范围约为20度至40度。
W5  FMAX 最大它激逆变频率设定电位器，顺时针方向为增大，最大调节范围约2倍。
W6  FHZ 外接频率表设定电位器，顺时针方向为读数增大，最大调节范围约3倍。
10、DIP（SI）开关工作状态
开   关 工     作     状    态
DIP-1 它激频率调节开关：打在OFF时是高频率；打在ON时，是低频率（与W5 FMAX电位器配合使用）。
DIP-2 重复起动开关：打在OFF时，重复起动关；打在ON时，重复起动开。
DIP-3 逆变角度开关：打在OFF时，小角度；打在ON时，大角度。
11、调试
11.1调试需准备的工作
一台20M示波器，若示波器的电源是三芯插头时，注意“地线”千万不能接，示波器外壳对地需绝缘，仅使用一踪探头，示波器的X轴、Y轴均需较准，探头需在测试信号下补偿好。
若无高压示波器探头，应用电阻做一个分压器，以适应600V以上电压的测量。
一个≤500Ω、≥500W的电阻性负载。
11.2整流部分的调试
为了调试的安全，调试前，应该使逆变桥不工作。例如：把平波电抗器的一端断开，再在整流桥直流口接入一个≤500Ω、≥500W的电阻性负载。电路板上的“W2  IF”微调电位器顺时针旋至最高端（调试过程发生短路时，可以提供过流保护）。主控板上的DIP-2开关拨在OFF位置；用示波器做好测量整流桥输出直流电压波形的准备；把面板上的“给定”电位器逆时针旋至最小。
送上三相供电（可以不分相序），检查是否有缺相报警报示，若有，可以检查进线快速熔断器是否损坏。
把面板上的“给定”电位器顺时针旋大，直流电压波形应该几乎全放开（A≈0°），6个波头都全在，若中频电源为380V输入，此时的直流电压表应为指示在530V左右。再把面板上的“给定”电位器逆时针旋至最小，直流电压波形几乎全关闭，此时的A角约为120度。输出直流波形在整个移相范围内应该是连续平滑的。
若在调试中，发现不出来6个整流波头，则应检查6只整流晶闸管的序号是否接对，晶闸管的门级线是否接反或短路。
在此过程调试中也检查了面板上的“给定”电位器是否接反，接反了则会出现直流电压几乎为最大，只有把“给定”电位器顺时针旋到头时，直流电压才会减小的现象。
在停电状态下，把逆变桥接入，使逆变触发脉冲投入，去掉整流桥上的电阻性负载。把电路板上的“W1  VF”微调电位器顺时针旋至最高端，（调试过程发生逆变过压时，可以提供过压保护）。主控板上的DIP-2开关拨在ON位置，面板上的“给定”电位器逆时旋至最小。
上电数秒钟后，把面板上的“给定”电位器顺时针慢慢地旋大，这时逆变桥会出现两种工作状态，一种是逆变桥起振，另一种是逆变桥直通。此时需要的是逆变桥直通，若逆变桥为起振状态，可在停电的状态下，调节中频电压互感器的相位，即把中频电压互感器20V绕组的输出线对调一下，就不会起振了，在缓慢放大面板上“给定”电位器的操作中，应密切注意电流表的反应，若电流表的指示迅速增大，则应迅速把“给定”电位器逆时针旋下来，此时表明电流取样电路有问题，系统处于电流开环状态，应检查电流互感器是否接上。正常的表现是随着“给定”电位器的缓慢加大，电流表的指示也跟着增大，当停止旋转“给定”电位器时，电流表的指示能稳定的停在某一刻度上。
当出现直通现象时，把面板上的“给定”电位器顺时针旋大，使电流表的指示接近额定值的50%左右。用交流电压表测量Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3三个接线端子间的电压，三个电压应该是大致相等的，若相差太大，说明电流互感器的同名端接错，必须改对，否则会影响电流调节器的正常工作。
继续把面板上的“给定”电位器顺时针旋到头，电流表的指示应接近额定值，逆时针调节主控制板上的“W2  IF”电流反馈微调电位器，使直流电流表指示到额定输出电流，完成了额定电流的整定。
这样整流桥的测试就基本完成，可以进行逆变桥的调试。
当调试场地的电源供不出装置的额定电流时，额定电流的整定，可放在现场满负荷运行时进行。但是，应先在小电流的状况下，判定一下电流取样回路的工作是否正常。
11.3逆变部分的调试
11.3.1校准频率表（W6  FHZ）
主控板上的DIP开关的DIP-2拨在ON位置、DIP-3拨在OFF位置，面板上的“给定”电位器逆时针旋至最小。把示波器接在Q5或Q6的管壳上，测逆变触发脉冲的它激频率（它激频率可以通过FMAX和DIP-1来调节），调节“W6  FHZ”微调电位器，使频率表的读数与示波器测得的相一致。
若中频电源用的是专用中频频率表，则可免去此步调试。但还是推荐使用直流毫安表头改制的频率表，这一方面是可以测得最高它激频率，另一方面是价格便宜。
11.3.2起振逆变器
首先检查逆变晶闸管的门级线连接是否正确，逆变未级上的LED亮度是否正常，不亮则说明逆变末级的E和C接线端子接反了；再把主控板上UA对外的连线解掉，看熄灭的LED逆变末级是否处在逆变桥的对角线位置。
把主控板上的DIP开关的DIP-2拨在ON位置、DIP-3拨在OFF位置，把面板上的“给定”电位器逆时针旋到底，调节控制板上的“W5  FMAX”微调电位器和DIP-1，使最高它激频率高于槽路谐振频率的1.4倍，“W3  MAX”、“W4  MIN”微调电位器旋在中间位置。把面板上的“给定”电位器顺时针销微旋大，这时它激频率开始从高往底扫描（从频率表中可以看出），逆变桥进入工作状态，开始起振，若不起振，表现为它激信号反复作扫频动作，可调节中频电压互感器的相位，即把中频电压互感器20V绕组的输出线对调一下。
若把中频电压互感器20V绕组的输出线对调后，仍然起动不起来。此时应确认一下槽路的谐振频率是否正确，可以用电容/电感表测量一下电热电容器的电容量及感应器的电感量，计算出槽路的谐振频率，当槽路的谐振频率处在最高它激频率的0.6-0.9的范围内时，起动应该是很容易的。再着就是检查一下逆变晶闸管是否有损坏的。
11.3.3整定逆引前角
逆变起振后，可做整定逆变引前的工作，把DIP开关DIP-2打在ON位置、DIP-3打在OFF位置，用示波器观察电压互感器100V绕组的波形，调节主控板上“W4  MIN”微调电位器，使逆变换相引前角在25°左右，此时中频输出电压与直流电压的比为1.3左右。
再把DIP-3开关打在ON位置，调节主控板上“W3  MAX”微调电位器，整定最大逆变换相引前角。根据不同的中频输出电压为750V时，则要求最大逆变换相引前角在42°左右，此时，中频输出电压与直流电压的比为1.5。
调试中若出现逆变引前角过大的现象，应检查槽路谐振频率是否过低。
11.3.4额定输出电压的整定（W1  VF）
在轻负荷的情况下整定额定输出电压，把主控板上的DIP开关DIP-2打在ON位置、DIP-3拨在OFF位置，VF微调电位器顺时针旋至最大，把面板上的“给定”电位器顺针旋大，逆变桥工作。继续把面板上的“给定”电位器顺时针旋至最大，此时输出的中频电压接近额定值，逆时针调节“W1  VF”微调电位器，使输出的中频电压达到额定值。
12、注意事项
12.1晶闸管装置在做绝缘耐压测试时，请取下控制板，否则可能造成控制板永久性损坏。
12.2内部电路及参数的理发，恕不另行通知。
12.3如果在使用中造成控制板以外的零部件损坏，概不负责。
12.4MPU器件是一种CMOS器件，使用时应注意，器件的两个引脚之间严禁短路，否则将损坏芯片，为保护器件的安全，因此忌用万用表直接测量器件的引脚。
13、其它问题
13.1过压保护
控制电路上已经把过压保护电平固定在额定输出电压的1.2倍，当进行额定电压整定时，过压保护就自动设定好，若觉得不合适，可改变控制板上的R48电阻值，减小R48，过压保护电平增高；反之减小。
13.2过流保护
控制电路上已经把过流保护电平固定在额定直流电流的1.4倍上，当进行额定电流的整定时，过流保护就自动设定好。若觉得1.4倍不合适可改变控制板上的R51电阻值，减小R51，过流保护电平增高，反之减小。
13.3额定电流整定
当11.2步骤中没有进行额定电流整定的话，可在系统运行于重负荷下，逆时针调节控制板上的“W2  IF”电流反馈微调电位器，使直流表达到额定值。这与一般的中频电源的电源整定是一样的。
13.4它激频率
一定要使它激频率高于槽路可能的最大谐振频率，否则，系统由于它激频率的“拽着”而不能正常运行。它激频率高于槽路可能的最大谐振频率1.3倍是合适的。
13.5恒功率输出
对熔炼负载来说，恒功率输出是很重要的，要想使恒功率的范围大，就要使逆变引前角从最小变到最大的范围尽可能的大，同时负载阻抗的匹配也很重要，即使不是熔炼负荷，这样做也有利于提高整流的功率因数。