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QXPU-3(小芯片12脉波)

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4QXPU-3(小芯片12脉波).jpg


QXPU-3型12脉波恒功?#31034;?#38392;管中频电源控制板

说  明  书

 小芯片十二脉波

1.概述

QXPU-3型12脉波晶闸管中频电源控制板是一?#20013;?#22411;控制触发板。主要由电源、调节器、移相控制、保护电路、相序自适应电路、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。其核心部件采用的是高性能、高密度、大规模专用MPU-3集成电路,与我公司开发的高性能软件相结合,从而制成智能化控制芯片---MPU,使该板的控制电电路除调节器外,其余均实现数字化,整流触发器部分不需要任何调整,而且具有可靠性高、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?#35828;?#30456;序、对同步的工作,仅需把两个三相中各自6只晶闸管的门阴极线接入控制板相应的接线端上,整流部分便能投入运?#23567;?/span>

b.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?#31561;?#26679;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?#34924;鍘?#22240;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。

c.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?#33014;?#21151;率输出,可以制成“快速熔炼”的中频电源, 达到省时、节电、提高网侧功率因数的目?#27169;?#27492;功能也可被关掉)。逆变部分的主要电路均在MPU大规模集成电路的内部,亦是数字电路。

d.QXPU-3型12脉波晶闸管中频电源控制板全板仅有12只集成电路、7只晶体管、7只微调电位器、47个引出端子,安装十分方便。电路的集成化程度很高,?#25910;下?#26497;低。适用于各种晶闸管并联谐振中频电源。

e.MPU-3型12脉波晶闸管中频电源控制板在设计中征求了多方面的意见,采用了有效措施,使得调试极为方便。在大多数参数的设定?#21152;?#30005;路内部自动设定,需要用户调整的只有6只电位器的参数设定,所以具有极强?#32784;?#29992;性和互换性。

f.QXPU-3型12脉波晶闸管中频电源控制板基本上是两套单桥控制电路的合成,核心部分是增加了电流?#33014;?#30005;路,当由于负载不?#33014;?#25110;进线电压不同造成两桥电流不?#33014;饈保?#23427;可以自动调节两桥的电流,使之趋向一致。

g.MPU-3型12脉波恒功率控制板、主回路采用双桥整流,可?#28304;?#22823;减少电源运行引起的电网谐波,提高功率因数和运行效率。

 

2.正常使用条件

  2.1 海拔不超过2000米。

  2.2 环境温度不低于-10℃,不高于+40℃。

  2.3 空气最大相对湿度不超过90%(20℃±5℃时)

  2.4 运行地点无导电及爆炸性尘埃,无腐蚀金属?#25512;?#22351;绝缘的气体或蒸汽。

  2.5 无剧?#33402;?#21160;和冲击。

 

3.主要技术参数

  3.1 主电路进线额定电压:100V~660V(50Hz)(注意R3、R7、R11的匹配);

  3.2 控制供电电源:单相17V/2A;

  3.3 中频电压反馈信号:AC 12V/15mA;

  3.4 电流反馈信号:AC 12V/5mA三相输入;

  3.5 整流触发脉冲移相范围:α=0~130o;

  3.6 整流触发脉冲对称度:小于1o;

  3.7 整流触发脉冲信号宽度:≥600μs、双窄、间隔60o;

  3.8 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?#25226;?#38497;度:≥0.5A/μs;

  3.9 逆变频率:400Hz~8kHz;

  3.10 逆变触发脉冲信号宽度:1÷(16×逆变频率);

  3.11 逆变触发脉冲特性:触发脉冲峰值电压:≥22V;触发脉冲峰值电流:≥3A;

触发脉冲?#25226;?#38497;度:≥2A/μs;(逆变用触发脉冲变压器是外接的);

  3.12 ?#25910;?#20449;号输出:控制板在检测到?#25910;?#20449;号?#20445;?#36755;出一组接点信号,该接点容量为AC:5A/220V;DC:10A/28V。

 

4.控制板的接线端子与参数

控制板共有47个M3接线端子,各端子功能表见表1。

功    能
端子号
参    数
电源N线
CON1-1
通常与1-2短接
?#25910;?#36755;出
CON1-2
常开点AC、5A/220V、DC10A/28V
常开点的定触头,接电源N线
电压反馈信号
CON2-1
CON2-2
VF
中频电压12V
1号整流桥电流反馈信号
CON2-3
CON2-4
CON2-5
1IF
AC三上12V
控制信号
CON2-6
CON2-7
RST悬空为运行状态,接地为停止运行和?#25910;?#22797;位,GND控制信号接地端与给定共用。
给定
CON2-7
CON2-8
CON2-9
GND给定接地
VF给定:DC—15V
Vcc、Dc+15V,最大输出20mA
2号整流桥电流反馈信号
CON2-10
CON2-11
CON2-12
2IF
Acdg sh 12v
电源
CON3-1
CON3-2
17V
AC17V/2A
逆变脉冲输出
CON3-3
CON3-4
CON3-5
+22V逆变输出公共端E端
OUT塑变输出端15A
OUT逆变输出端15A
外?#25910;?#36755;入
CON3-6
CON3-7
WP接地为?#25910;?#29366;态,WPL灯亮,带3秒延时CND,外?#25910;?#25509;地端
频率表
CON3-8
CON3-9
Vcc频率表正端
F频率表负端(5mA输出)
1号整流脉冲输出
G1-G6
K1-K6
接1-6号晶闸管控制极
接1-6号晶?#23637;?#38452;极
2号整流脉输出
G7-G12
K7-K12
接7-12号晶闸管控制极
接7-12号晶?#23637;?#38452;极

5、发光二极管工作状态


代  号
发光二极管亮时指示状态
POWER1
控制电源指示(1号桥)
POWER2
控制电源指示(2号桥)
WPL
水压低?#25910;?/td>
10C
1号整流桥过电流?#25910;?/td>
20C
2号整流桥过电流?#25910;?/td>
LV
控制板电源?#25910;?/td>
OV
中频过电压?#25910;?/td>
10P
1号整流桥三相输入缺相?#25910;?/td>
20P
2号整流桥三相输入缺相?#25910;?/td>
LED1-LED6
1号整流脉冲指示,正常为微亮或不亮,高亮表示SCR门极接反或开路。
LED7-LED12
2号整流脉冲指示,正常为微亮或不亮,高亮表示SCR门极接反或开路。

6.电位器

  6.1 W1(1If) 1号整流桥最大输出电流设定电位器(截流)及两桥电流?#33014;?#24494;调电位器,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。过电流无需调节,当截流值调整好后,过电流自动成为1.4倍的截流值。当两桥电流不?#33014;饈保?#24494;调W1和W7,可以使两路电流趋向一致。

  6.2 W2(Vf) 最大中频输出电压设定电位器(截压),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。过电压无需调节,当截压值调整好后,过电压自动成为1.2倍的截压值。

  6.3 W3(θmax) 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40o~60o。

  6.4 W4(θmin) 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20o~40o。

  6.5 W5(F) 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。

  6.6 W6(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。

  6.7 W7(2If) 2号整流桥最大输出电流设定电位器(截流)及两桥电流?#33014;?#24494;调电位器。当两桥电流不?#33014;饈保?#24494;调W1和W7,可以使两路电流趋向一致。

 

7.安装与连接

  MPU-3型12脉波晶闸管中频电源控制板?#32784;?#24418;尺寸长×宽×高=295mm×246mm×30mm,安装孔距为285mm×236mm,安装孔为4- 5mm 。G1~G12、K1~K12触发脉冲连接导线用0.7mm2RV导线连接,建议用不同颜色的导线表示极性。其余连接导线用0.5mm2RV导线连接。

  如果所装的中频电源不需要复位功能、报警功能、内接频率表的?#22467;?#31471;子CON2-1、CON2-6、CON3-8、CON3-9便可不用。

 

8.调试

  8.1 调试需准备的工具

  一台20MHz示波器,若示波器的电源线是三芯插头?#20445;?#27880;意“地线”千万不能接,示波器外壳?#32536;?#38656;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。

8.2 整流部分的调试(W1)

  为?#35828;魘缘?#23433;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?#31995;腎f微调电位器W1顺时针旋至最高端(调试过程发生短路?#20445;?#21487;以提供过流保护)。主控板?#31995;腄IP-1开关拨在ON位置。用示波器做好测?#31354;?#27969;桥输出直流电压波形的准备。把面板?#31995;摹案?#23450;”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,可以检查进线快熔断器是否损坏。

  把面板?#31995;摹案?#23450;”电位器顺时针旋大,直流电压波形应该?#36127;?#20840;放开(α≈0o),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指示在530V左右(若中频电源为660V输入,此时的直流电压表应指示在900V左右)。再把面板?#31995;摹案?#23450;”电位器逆时针旋至最小,直流电压波形?#36127;?#20840;关闭,此时的?#20004;?#32422;为120°。输出直流波形在整个移相范围内应该是连续平滑的。

  若在调试中发现出不来6个整流波头,则应检查6只整流晶闸管的序号是否接对,晶闸管的门极线是否接反或短路。

  在此过程调试中也应检查面板?#31995;摹案?#23450;”电位器是否接反,接反了则会出?#31181;?#27969;电压?#36127;?#20026;最大,只有把?#26696;?#23450;”电位器顺时针旋到头?#20445;?#30452;流电压才会有减小的现象。

  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?#31995;腣f微调电位器W2顺时针旋至最高端(调试过程发生逆变过压?#20445;?#21487;以提供过压保护)。主控板?#31995;腄IP-1开关拨在ON位置,面板?#31995;摹案?#23450;”电位器逆时针旋至最小。

  上电数秒种后,把面板?#31995;摹案?#23450;”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?#32536;?#19968;下,就不会起振了。在缓慢旋大面板上?#26696;?#23450;”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?#26696;?#23450;”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对,特别是5A:0.1A电流互感器的原、副边是否接反,0.1A绕组?#31995;?8Ω电阻是否?#30001;稀?#27491;常的表现是随着?#26696;?#23450;”电位器的缓慢加大,电流表的指示也跟着增大,当停止旋转?#26696;?#23450;”电位器?#20445;?#30005;流表的指示能稳定?#32784;?#22312;某一刻度上。

  当出?#31181;?#36890;现象?#20445;?#25226;面板?#31995;摹案?#23450;”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CON2-3、CON2-4、CON2-5三个接线端子间的电压,三个电压应该是大致相等?#27169;?#33509;相差太大,说明电流互感器?#32784;?#21517;端接错,必须?#24700;?#21542;则会影响电流调节器的正常工作。

  继续把面板?#31995;摹案?#23450;”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?#31995;腤1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。

  这样整流桥的调试就基本完成,可以进行逆变桥的调试。

  需要指出的是,当平波电抗器的直流电阻较小?#20445;?#22312;直通状态下作额定电流的整定,会出?#31181;?#27969;电流振荡的现象,可在直流回路里串一点电阻加以解决。另外,水冷装置在作此项调试?#20445;?#24517;须通水冷却。

  当调试场地的电源供不出装置的额定电流?#20445;?#39069;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。

8.3 逆变部分的调试

8.3.1 校准频率表(W5)

  主控制板?#31995;腄IP开关均拨在OFF位置,面板?#31995;摹案?#23450;”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W6来调节),调节W5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?#39057;?#39057;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。

8.3.2 起振逆变器(W6)

  首先检查逆变晶闸管的门级线连接是否正确,逆变末级?#31995;腖ED?#28860;?#26159;否正常,不亮则说明逆变末级的E和C接线端子接反了。再把主控制板上CON3-5对外的连线断开,看熄灭的LED逆变级是否处在逆变桥的对角线位置。

  把主控板?#31995;腄IP开关均拨在OFF位置,把面板?#31995;摹案?#23450;”电位器逆时针旋到底,调节控制板?#31995;腤6微调电位器,使最高它激频率高于槽路谐振频率的1.2倍,W3、W4微调电位器旋在中间位置。把面板?#31995;摹案?#23450;”电位器顺时针稍微旋大,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?#35745;?#25391;。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?#32536;?#19968;下。

  若把中频电压互感器20V绕组的输出线?#32536;?#21518;,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倍的范围内?#20445;?#36215;动应该是很容易的。再就是检查一下逆变晶闸管是否有损坏的。

8.3.3 整定逆变引前角(W3、W4)

  逆变起振后,可做整定逆变引前角的工作,把DIP开关均打在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微调电位器,使逆变换相引前角在22o左右,此时中频输出电压与直流电压的比为1.2左右(若换相重叠角较大,可适当增大逆变换相引前角),此步整定的是最小逆变引前角,一般希望它尽可能的小,当?#36824;?#23567;的逆变换相引前角会使逆变换相失败,表现为中频电压升高?#20445;?#20250;出?#31181;?#22797;起动。

  再把DIP-2开关打在ON位置,调节主控板上W3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的要求,最大逆变换相引前?#19988;?#19981;同,如中频装置的三相输入电压为380V,额定中频输出电压为750V?#20445;?#21017;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。一般希望它尽可能的大些,这在系统输入电压偏低?#20445;?#20173;可保证中频输出电压到额定值。当系统输入电压偏高?#20445;?#30001;于有电压调节器的作用,中频输出仍然不会出现过电压。

  此项调试工作应在50%额定中频输出电压下进?#23567;?#27880;意,必须先调1.2倍关系,再调1.5倍关系,否则顺序反了,会出现互相牵扯的问题。有时由于电压表不准,给调?#28304;?#26469;错误的结论,所以应以示波器测得的引前角为准。

  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。

8.3.4 额定输出电压的整定(W2)

  在轻负荷的情况下整定额定输出电压,把主控板?#31995;腄IP开关均拨在OFF位置,W2微调电位器顺时针旋至最大,把面板?#31995;摹案?#23450;”电位器顺时针旋大,逆变桥工作。继续把面板?#31995;摹案?#23450;”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W2微调电位器,使输出的中频电压达到额定值。

  在这项调试中,可见到这样的现象:即直流电压升到最大值后,中频输出电压却还能继续随?#26696;?#23450;”电位器的旋大而上升。

  在整定额定输出电压?#20445;?#24212;在直流电流低于额定电流的条件下进行,否则会由于电流限幅的作用,使中频输出电压调不上去。

  至此,6只微调电位器全部调完,调试告结束。

 

9.注意事项

9.1 晶闸管装置在做绝缘耐压测试?#20445;?#35831;取下控制板,否则可能造成控制板永久性损坏。

9.2 内部电路及参数的更?#27169;?#24661;不另行通知。

9.3 如果在使用中造成控制板以外的零部件损坏概不负责。

9.4 MPU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,为保证器件的安全,因此忌用万用表直接测量器件的引脚。

9.5 当控制板接入主回路后,部分区域便带有高压电,敬请注意,以免触电。


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