1、概述
DLJ-6恒功率晶閘管中頻電源控制板，是本公司開(kāi)發(fā)使用研制的新型控制觸發(fā)板。主要由電源、調(diào)節(jié)器、移相控制電路、保護(hù)電路、啟動(dòng)演算電路、逆變頻率跟蹤、逆變脈沖形成、脈沖放大及脈沖變壓器組成。其核心部件采用美國(guó)生產(chǎn)的高性能、高密度、超大規(guī)模專用DLJ集成電路，使其電路除調(diào)節(jié)器外，其余均實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，整流觸發(fā)器部分不需要任何調(diào)整，而且可靠性高、脈沖對(duì)稱度高、抗干擾能力強(qiáng)、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)，又由于有相序自適應(yīng)電路，無(wú)需同步變壓器，所以，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中免去了調(diào)相序、對(duì)同步的工作，僅需把KP晶閘管的門極線接入控制板相應(yīng)的接線端上，整流部分便能投入運(yùn)行。
逆變采用掃頻式零壓軟啟動(dòng)方式，啟動(dòng)性能優(yōu)于普通的零壓軟啟動(dòng)電路。并設(shè)有自動(dòng)重復(fù)啟動(dòng)電路，可防止中頻電源偶爾的啟動(dòng)失敗，使啟動(dòng)成功率達(dá)到100%。頻率跟蹤電路采用的是平均值取樣方案，提高了逆變的抗干擾能力，而且僅需取樣中頻電壓信號(hào)，而無(wú)需槽路電容器的電流信號(hào)，免去了外接中頻電流互感器、確定取樣電流相位的煩惱。因此，在調(diào)試和使用現(xiàn)場(chǎng)中，也不會(huì)由于中頻輸出線或取樣電流互感器的相位接反，而產(chǎn)生中頻電源不能啟動(dòng)的問(wèn)題。
逆變電路中還加有逆變角調(diào)節(jié)電路，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載阻抗的匹配，達(dá)到恒功率輸出，可以制成“快速熔煉”的中頻電源，達(dá)到節(jié)時(shí)、節(jié)電、提高網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)的目的（此功能也可被關(guān)掉）。逆變部分的主要電路均在DLJ大規(guī)模集成電路的內(nèi)部，亦是數(shù)字電路。
DLJ-6控制板全板僅有8只集成電路、4只晶體管、6只微調(diào)電位器、33個(gè)引出端子，安裝十分方便。適用于各種晶閘管并聯(lián)諧振中頻電源。
2、產(chǎn)品名稱
產(chǎn)品名稱：DLJ-6恒功率晶閘管中頻電源控制板
3、適用裝置
適用于400HZ-10KHZ各種晶閘管并聯(lián)諧振中頻電源。
4、正常使用條件
4.1海拔不超過(guò)2000米。
4.2環(huán)境溫度不低于-10℃，不高于+40℃。
4.3空氣最大相對(duì)濕度不超過(guò)90%（20℃±5℃時(shí)）。
4.4運(yùn)行地點(diǎn)無(wú)導(dǎo)電及性塵埃，無(wú)腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體或蒸汽。
4.5無(wú)劇烈振動(dòng)和沖擊。
5、主要技術(shù)參數(shù)
5.1主電路進(jìn)線額定電壓：100V~660V（50HZ）（注意R8、R9、R10的匹配。）
5.2控制供電電源：?jiǎn)蜗?span>17V/2A。
5.3中頻電壓反饋信號(hào)：
AC 15V/15mA。
5.4電流反饋信號(hào)：
AC 12V/5mA三相輸入。
5.5整流觸發(fā)脈沖移相范圍：α
=0~130°。
5.6整流觸發(fā)脈沖不對(duì)稱度：小于
1°。
5.7整流觸發(fā)脈沖信號(hào)寬度：≥
600μ
S、雙窄、間 隔
60°。
5.8整流觸發(fā)脈沖特性：觸發(fā)脈沖峰值電壓：≥
12V
觸發(fā)脈沖峰值電流：≥
1A
觸發(fā)脈沖前沿陡度：≥
0.5A/μ
S
5.9逆變頻率：
400HZ-10KHZ。
5.10逆變觸發(fā)脈沖信號(hào)寬度：
1/16×逆變頻率。
5.11逆變觸發(fā)脈沖特性：觸發(fā)脈峰值電壓：≥
22V
觸發(fā)脈峰值電流：≥
1.5A
觸發(fā)脈沖前沿陡度：≥
2A/μ
S
（逆變的觸發(fā)脈沖變壓器是外接的）
5.12最大外型尺寸：
245×
175×
40mm。
5.13故障信號(hào)輸出：
控制板在檢測(cè)到故障信號(hào)時(shí)，輸出一組接點(diǎn)信號(hào)，該接點(diǎn)容量為
AC：
5A/220V；
DC：
10A/28V。
6、電路原理
整個(gè)控制電路除逆變末級(jí)觸發(fā)單元外，做成一塊印刷電路板結(jié)構(gòu)。功能上包括電源、整流觸發(fā)、調(diào)節(jié)器、逆變觸發(fā)、啟動(dòng)演算等，除調(diào)節(jié)器為模擬運(yùn)算電路外，其余均為數(shù)字電路。
組成該控制板的核心集成電路為
U5，型號(hào)為
DLJ它是一塊專用超大規(guī)模數(shù)字集成電路，有
3路時(shí)鐘輸入口，
33路輸入
/輸出口，內(nèi)部功能包括整流移相觸發(fā)、相序自適應(yīng)、逆變觸發(fā)、逆變引前角鎖定、逆變重復(fù)起動(dòng)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、缺相保護(hù)、水壓低保護(hù)、水溫高保護(hù)控制板欠壓保護(hù)，另外還有二個(gè)外部故障輸入保護(hù)。
6.1整流觸發(fā)工作原理
這部分電路包括三相同步、相序自適應(yīng)、壓控時(shí)鐘、數(shù)字觸發(fā)、末級(jí)驅(qū)動(dòng)等電路。
三相同步信號(hào)直接由晶閘管的門極引線
K4、
K6、
K2從主回路的三相進(jìn)線上取得，由
R8、
C5、
R9、
C6、
R10、
C7進(jìn)行濾波，再經(jīng)
6只光電耦合器進(jìn)行電位隔離，獲得
6個(gè)相位互差
60度的矩形波同步信號(hào)，輸入到
U5的
54P、
56P、
58P、
60P、
61P、
63P。
在
U5的內(nèi)部有相序自適應(yīng)電路，確保了中頻電源的三相交流輸入可以不分相序。
U3D及其周圍電路構(gòu)成壓控時(shí)鐘，其輸出信號(hào)的周期隨調(diào)節(jié)器的輸出電壓
VK而線性變化。壓控時(shí)鐘信號(hào)輸入到
U5的
3P，作為數(shù)字觸發(fā)的時(shí)鐘
CL0K1。
數(shù)字觸發(fā)的特征是用計(jì)數(shù)（時(shí)鐘脈沖）的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)移相，
6路整流移相觸發(fā)脈沖均由
U5產(chǎn)生。
6路整流移相觸發(fā)脈沖經(jīng)
U6晶體管陳列放大后，驅(qū)動(dòng)整流脈沖變壓器輸出。
6.2調(diào)節(jié)器工作原理
共設(shè)有
2個(gè)調(diào)節(jié)器：中頻電壓
/電流調(diào)節(jié)器、逆變角調(diào)節(jié)器。
其中電壓
/電流調(diào)節(jié)器（
U3C），是常規(guī)的
PI調(diào)節(jié)器，在啟動(dòng)和運(yùn)行的整個(gè)階段，該環(huán)始終參與工作；逆變角調(diào)節(jié)器（
U3B）用于使逆變橋能在某一Э角下穩(wěn)定的工作。
調(diào)節(jié)器電路的工作過(guò)程可以分為兩種情況；一種是直流電壓沒(méi)有達(dá)到最大值的時(shí)候，即
U3D沒(méi)有限幅，而
U3A工作于限幅狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的為最小逆變Э角，此時(shí)系統(tǒng)完全是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電壓
/電流閉環(huán)系統(tǒng)；另一種情況是直流電壓已到最大值，即
U3D開(kāi)始限幅，整流橋的調(diào)節(jié)不再起作用，而
U3A退出限幅狀態(tài)開(kāi)始工作，調(diào)節(jié)逆變角調(diào)節(jié)器的Э角給定值，使輸出的中頻電壓增加，達(dá)到新的平衡。此時(shí)，就有電壓
/電流調(diào)節(jié)器與逆變角調(diào)節(jié)器雙環(huán)工作。
中頻電壓互感器過(guò)來(lái)的中頻電壓信號(hào)由
UP1、
UP2輸入后，分為兩路，一路由
U2C進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后送到
U5的
12P，另一路經(jīng)
D35-D38整流后，又分為兩路，一路送到電壓
/電流調(diào)節(jié)器，另一路送到過(guò)電壓保護(hù)。
由主回路交流互感器取得的電流信號(hào)，先在外部轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，從
I1、
I2、
I3輸入，經(jīng)二極管
D39~D44整流后，再分為兩路，一路作為過(guò)流保護(hù)信號(hào)，另一路作為電壓
/電流調(diào)節(jié)器的反饋信號(hào)。
6.3逆變部分工作原理
本電路逆變觸發(fā)部分，采用的是掃頻式零壓軟起動(dòng)，只需取一路中頻電壓反饋信號(hào)，無(wú)需槽路中頻電容器上的電流信號(hào)，其本質(zhì)上相當(dāng)于它激轉(zhuǎn)自激電路，屬于平均值反饋電路。由于主回路上無(wú)需附加任何起動(dòng)電路，不需要預(yù)充磁或預(yù)充電的起動(dòng)過(guò)程，因此，主回路得以簡(jiǎn)化，調(diào)試過(guò)程簡(jiǎn)單。
起動(dòng)過(guò)程大致是這樣的，在逆變電路起動(dòng)前，先以一個(gè)高于槽路諧振頻率的它激信號(hào)去觸發(fā)逆變晶閘管，當(dāng)電路檢測(cè)到主回路開(kāi)始有直流電流時(shí)，便控制它激信號(hào)的頻率從高向低掃描，同時(shí)繼續(xù)加大主回路的直流電流，當(dāng)它激信號(hào)頻率下降到接近槽路諧振頻率時(shí)，中頻電壓便建立起來(lái)，并反饋到自動(dòng)調(diào)頻電路。自動(dòng)調(diào)頻電路一旦投入工作，便停止它激信號(hào)的頻率往低掃描動(dòng)作，轉(zhuǎn)由自動(dòng)調(diào)頻電路控制逆變動(dòng)引前角，使設(shè)備進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。
若一次起動(dòng)不成功，即自動(dòng)調(diào)頻電路沒(méi)有抓住中頻電壓反饋信號(hào)，此時(shí)，它激信號(hào)便會(huì)一直掃描到最低頻率，重復(fù)起動(dòng)電路一旦檢測(cè)到它激信號(hào)進(jìn)入到最低頻段，便進(jìn)行一次再起動(dòng)，把它激信號(hào)再推到最高頻率，重新掃描一次，直至起動(dòng)成功。重復(fù)起動(dòng)的周期約為
0.5移鐘。
由
UP1和
UP2輸入的中頻電壓信號(hào)，經(jīng)
U2C轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)，輸入到
U5的
12P。由
U5的
64P、
67P輸出的逆變觸發(fā)信號(hào)，經(jīng)
U7隔離放大后，驅(qū)動(dòng)逆變觸發(fā)
C MOS晶體管
Q5、
Q6。
U4A和
U4C構(gòu)成逆變壓控時(shí)鐘，輸入到
U5的
83P；同時(shí)又由
U7進(jìn)行頻壓轉(zhuǎn)換后用于驅(qū)動(dòng)頻率表。
FHZ微調(diào)電位器用于整定外接頻率表的讀數(shù)。
另外，當(dāng)發(fā)生過(guò)電壓保護(hù)時(shí)，
U5內(nèi)部的過(guò)電壓保護(hù)振蕩器起振，輸出
2倍于最高逆變頻率的觸發(fā)脈沖，使逆變橋的
4只晶閘管均導(dǎo)通。
U4B為起動(dòng)失敗檢測(cè)器，其輸出控制
U5內(nèi)部重復(fù)起動(dòng)電路。
6.4啟動(dòng)演算工作原理
過(guò)電流保護(hù)信號(hào)經(jīng)
U1B，送到
U5的
15P，封鎖整流觸發(fā)脈沖；驅(qū)動(dòng)“
GL”
LED批示燈亮和驅(qū)動(dòng)報(bào)警繼電器。通過(guò)＂
W2 IF＂微調(diào)電位器可整定過(guò)流電平。
當(dāng)三相交流輸入缺相時(shí)，本控制板均能對(duì)電源實(shí)現(xiàn)保護(hù)和指示。其原理是：由
4#、
6#、
2#晶閘管的陰極（
K）分別取
A、
B、
C三相電壓信號(hào)（通過(guò)門極引線），經(jīng)過(guò)光電耦合器的隔離送到
U5進(jìn)行檢測(cè)和判別，一旦出現(xiàn)“缺相”故障時(shí)，除了封鎖整流觸發(fā)脈沖外，還驅(qū)“
QX”
LED批示燈以及報(bào)警繼電器。
為了使控制電路能夠更可靠準(zhǔn)確的運(yùn)行，控制電路上還設(shè)置了啟動(dòng)定時(shí)器和控制電源欠壓檢測(cè)保護(hù)。在開(kāi)機(jī)的瞬間，控制電路的工作是不穩(wěn)定的，設(shè)置一個(gè)
3秒鐘左右的定時(shí)器，待定時(shí)過(guò)后，才容許輸出觸發(fā)脈沖。這部分電路由
U1C等元件構(gòu)成。若由于某種原因造成控制板上直流供電電壓過(guò)低，穩(wěn)壓器不能穩(wěn)壓，亦會(huì)使控制出錯(cuò)。設(shè)置一個(gè)欠壓檢測(cè)電路（由
U1D等組成），當(dāng)
VCC電壓低于
12.5V時(shí)便封鎖整流觸發(fā)脈沖，防止不正確的觸發(fā)，同時(shí)點(diǎn)亮“
QY”
LED批示燈和驅(qū)動(dòng)報(bào)警繼電器。
自動(dòng)重復(fù)起動(dòng)電路在
U5內(nèi)部。微動(dòng)開(kāi)關(guān)
DIP-2用于關(guān)閉自動(dòng)重復(fù)起動(dòng)電路。
U1A組成中頻過(guò)電壓檢測(cè)，輸入到
U5的
15P，封鎖整流觸發(fā)脈沖；驅(qū)動(dòng)“
GY”
LED指示燈亮和驅(qū)動(dòng)報(bào)警繼電器；同時(shí)使過(guò)壓保護(hù)振蕩器起振。調(diào)節(jié)＂
W1 VF＂微調(diào)電位器可整定過(guò)壓電平。
U8A及周圍電路組成水壓過(guò)低延時(shí)保護(hù)電路，延時(shí)時(shí)間約
3秒。輸入到
U5的
77P，封鎖整流觸發(fā)脈沖；驅(qū)動(dòng)“
SY”
LED指示燈亮和驅(qū)動(dòng)報(bào)警繼電器。
U8B，周圍電路組成水溫過(guò)高延時(shí)保護(hù)電路，不延時(shí)。輸入到
U5的
76P，封鎖整流觸發(fā)脈沖；驅(qū)動(dòng)“
SW”
LED指示燈亮和驅(qū)動(dòng)報(bào)警斷電器。
以上保護(hù)，只有通過(guò)復(fù)位信號(hào)，或通過(guò)關(guān)機(jī)后再開(kāi)機(jī)進(jìn)行“上電復(fù)位”方可再運(yùn)行。
復(fù)位開(kāi)關(guān)信號(hào)由
KZ、
GND輸入，閉合狀態(tài)為復(fù)位
/暫停。
