MPU-7型恒功率晶闸管中频电源控制板
使用说明书

1、概述
 MPU-7晶闸管中频电源控制板，是针对透热炉开发研制的最新型中频控制触发板，适用频率1000HZ-8KHZ的透热用中频电源。其特点如下：
 调整简单方便：整个控制板只有三个调整电位器（W1载压、W2截流、W3逆变导通角），因此使用和调整十分方便，调整起来是现有所有控制板中最方便的。
 负载适应能力强：逆变导通角采用定角控制，同一电源带不同频率的负载时，可直接更换负载不需重新整定参数。
 控制板一致性好：不同频率电源的控制板可互换，更换后只需重新调整W1截压和W2截流。
 先进的重复启动功能，实现100%的成功启动。
 全电压频繁启动功能，能满足淬火设备对中频电源的要求。

MPU-7晶闸管中频电源控制板，主要由调节器、移相控制、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MPU集成电路，使其内部电路除调节器外，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。
逆变采用特殊的扫频式零压软启动方式，启动性能优于普通的扫频式零压软启动电路和零压软启动电路。并设有自动重复启动电路和全电压启动电路，自动重复启动可防止中频电源偶尔的启动失败，使启动成功率达到100%；全电压启动电路设有给定限幅电路，当电源偶尔启动失败时，它能使电源电流控制在一定范围内，并在电源启动成功后使中频电流电压平稳上升。因此本控制板可以满足电源频繁快速启动的功能。
2、产品名称
产品名称：MPU-7晶闸管中频电源控制板
3、适用装置
适用于1000HZ-10KHZ各种晶闸管并联谐振中频电源。
4、正常使用条件
4.1海拔不超过2000米。
4.2环境温度不低于-10℃，不高于+40℃。
4.3空气最大相对湿度不超过90%（20℃±5℃时）。
4.4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。
4.5无剧烈振动和冲击。
5、主要技术参数
5.1主电路进线额定电压：100V~380V（50HZ）
5.2控制供电电源：单相17V/3A。
5.3中频电压反馈信号：AC  15V/15mA。
5.4电流反馈信号：AC  15V/5mA三相输入。
5.5整流触发脉冲移相范围：α=0~130°。
5.6整流触发脉冲不对称度：小于1°。
5.7整流触发脉冲信号宽度：≥600μS、双窄、间隔60°。
5.8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
5.9逆变频率：1000HZ~10KHZ。
5.10逆变触发脉冲信号宽度：30μS
5.11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）
5.12最大外型尺寸：260×190×40mm。
5.13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。
6、电路原理
整个控制电路除逆变末级触发单元外，做成一块印刷电路板结构。功能上包括电源、整流触发、调节器、逆变触发、启动演算等，除调节器为模拟运算电路外，其余均为数字电路。
组成该控制板的核心集成电路为U10，型号为MPU它是一块专用大规模数字集成电路，有3路时钟输入口，35路输入/输出口，内部功能包括整流移相触发、相序自适应、逆变触发、逆变引前角锁定、逆变重复起动、过流保护、过压保护、缺相保护、水压低保护、水温高保护控制板欠压保护，另外还有二个外部故障输入保护。
6.1整流触发工作原理
这部分电路包括三相同步、相序自适应、压控时钟、数字触发、末级驱动等电路。
三相同步信号直接由晶闸管的门极引线K4、K6、K2从主回路的三相进线上取得，由R8、C5、R9、C6、R10、C7进行滤波，再经6只光电耦合器进行电位隔离，获得6个相位互差60度的矩形波同步信号，输入到U10的输入口。
在U10的内部有相序自适应电路，确保了中频电源的三相交流输入可以不分相序。
6.2逆变部分工作原理
本电路逆变触发部分，采用的是特殊扫频式零压软起动，只需取一路中频电流反馈信号，其本质上相当于它激转自激电路，属于平均值反馈电路。由于主回路上无需附加任何起动电路，不需要预充磁或预充电的起动过程，因此，主回路得以简化，调试过程简单。
起动过程大致是这样的，在逆变电路起动前，先以一个高于槽路谐振频率的它激信号去触发逆变晶闸管，当电路检测到主回路开始有直流电流时，便控制它激信号的频率从高向低扫描，同时继续加大主回路的直流电流，当它激信号频率下降到接近槽路谐振频率时，中频电压便建立起来，并反馈到自动调频电路。自动调频电路一旦投入工作，便停止它激信号的频率往低扫描动作，转由自动调频电路控制逆变动引前角，使设备进入稳态运行。
若一次起动不成功，即自动调频电路没有抓住中频电压反馈信号，此时，它激信号便会一直扫描到最低频率，重复起动电路一旦检测到它激信号进入到最低频段，便进行一次再起动，把它激信号再推到最高频率，重新扫描一次，直至起动成功，重复起动的周期约为0.5移钟。
7、控制板的接线端子与参数
控制板共有35个M3接线端子，端子排列图参见图一，各端子功能表如下。
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 中频电压互感器（1000V/100V  20V）
电流
反馈
信号 Ⅰ1
Ⅰ2
Ⅰ3 三相电源的电流互感器
AC，三相15V
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）
取样
信号 XH1
XH2 电容器上中频电流互感器
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 17V
AC  17V/3A
逆变
脉冲
输出 UE
UA
UB +22V  逆变输出公共端  E端
OUT  逆变脉冲输出端
OUT  逆变脉冲输出端
故障
输入 SY
GND 接地为故障状态，“SY”LED灯亮，带3秒延时。
外故障公共端
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
QD 中频电源启动成功
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
D9-D14 六路整流脉冲指示，正常为微亮，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  0 逆变引前角设定电位器，顺时针方向引前角减小；逆时针方向引前角增大。
10、DIP（SI）开关工作状态
开   关 工     作     状    态
DIP-1
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。
11、调试
11.1调试需准备的工具
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IF微调电位器W1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-1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指示，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520V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，去掉整流桥口的电阻性负载。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-1开关拨在OFF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，调节中频电流互感器的相位，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W1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，逆变末级上的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-1拨在OFF位置，把面板上的“给定”电位器逆时针旋到底。把面板上的“给定”电位器顺时针稍微旋大，这时它激频率开始从高往底扫描。逆变桥进入工作状态，开始起振，当中频电压达到150V~200V时“QD”发光二极管亮，启动成功。若不起振，表现为它激信号反复作扫频动作，可调节中频电流互感器的相位；若以起振，但中频电达到150V~200V时，逆变又失败，“QD”发光二极管不亮，可逆时针方向调节电位器“W3”增大逆变引前角。
11.3.2整定逆引前角
逆变起振成功“QD”发光二极管亮后，可做整定逆变引前然的工作；调节电位器“W3”，此时中频输出电压与直流电压的比为1.4左右，直至满意为止。
11.3.3额定输出电压的整定（VF）
在轻负荷的情况下整定额定输出电压，“W2  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内部电路及参数的更改，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了，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W1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。