采用晶閘管關(guān)斷時(shí)間控制的高效中頻電源介紹
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3 晶閘管關(guān)斷時(shí)間(TOT)控制電路的引用
以德國(guó)AEG公司,英國(guó)RADYNE公司為代表的中頻電源產(chǎn)品,都采用了TOT(turn off time)定時(shí)控制法。其特點(diǎn)是按標(biāo)準(zhǔn)給定的TOT和實(shí)際TOT之間的差值及時(shí)對(duì)觸發(fā)角進(jìn)行調(diào)整,以便準(zhǔn)確控制逆變晶閘管的關(guān)斷恢復(fù)時(shí)間。前已述及,無(wú)論從安全運(yùn)行要求,還是確保恒功率輸出的要求,都希望調(diào)節(jié)觸發(fā)角(即超前功率因數(shù)角φ)。為此,我們從參考文獻(xiàn)[2]引用了“TOT”定時(shí)控制法的“超前觸發(fā)脈沖形成電路”,以滿(mǎn)足高效中頻熔煉電源輸出恒功率對(duì)冀塹鶻詰囊求。
圖2是TOT控制法“超前觸發(fā)脈沖形成電路”框圖及波形圖。該電路由中頻負(fù)載電路電壓uH和電容支路電流信號(hào)及其轉(zhuǎn)換電路,異或非門(mén)U1A,比較器B,JK觸發(fā)器U3A和斜波生成電路組成。其核心部分是保證在uH過(guò)零之前的TOT時(shí)間內(nèi),比較器B產(chǎn)生下降沿,使JK觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),由Q及Q端輸出超前觸發(fā)脈沖。比較器B反相輸入端接斜坡電壓信號(hào)uc2;而同相輸入端接冀塹鶻諦藕uc1。通過(guò)uc1與uc2比較(交點(diǎn))確定觸發(fā)脈沖位置。
(a)電路框圖
(b)波形圖
圖2 超前觸發(fā)脈沖形成電路
4 φ角的控制思想和策略
常規(guī)并聯(lián)諧振電流型中頻電源一般按下列思想設(shè)計(jì)控制電路,即在升溫初期,讓觸發(fā)角固定在某一φmin下,依靠調(diào)節(jié)整流橋的控制角α來(lái)提升中頻電壓uH;而在升溫后期,則靠保持最大直流輸出功率Pdmax=UdmaxIdmax完成熔煉。但由于RH的變化,使熔煉大部分時(shí)間達(dá)不到Pdmax,因而熔煉周期長(zhǎng),熱損大,效率低。為此,可以保留升溫初期的控制過(guò)程不變,而在升溫后期,采用調(diào)節(jié)嫉目刂品椒ǎ使Rd保持不變,維持最大功率輸出,使中頻電源由低效變成高效。
調(diào)節(jié)φ角的控制電路如圖3所示。圖中①是用于控制場(chǎng)效應(yīng)管Q1“通-斷”的比較器;②是φ角調(diào)節(jié)器;③是加法器;④是限幅電路;⑤是超前觸發(fā)脈沖形成電路。圖4給出了φ角調(diào)節(jié)過(guò)程中uHf(中頻爐線(xiàn)圈電壓反饋值),ud及uc1的變化曲線(xiàn)。系統(tǒng)在投入工作前uH*為最大值(可根據(jù)中頻負(fù)載電路中電容器和逆變晶閘管的耐壓確定),uc1的最大值uc1max和最小值uc1min對(duì)應(yīng)于φmin和φmax。在階段Ⅰ,直流電壓ud還沒(méi)有達(dá)到最大值,uH的大小完全由原有整流橋控制角α調(diào)節(jié),此時(shí)ud小于比較器①整定值ub1,比較器①輸出高電平,場(chǎng)效應(yīng)管Q1導(dǎo)通,φ角調(diào)節(jié)器②不起作用,③輸出為最大值,④輸出為uc1的最大限幅值uc1max(φmin);在階段Ⅱ,直流電壓ud已達(dá)到最大值,比較器①翻轉(zhuǎn),使場(chǎng)效應(yīng)管Q1截止,φ角調(diào)節(jié)器開(kāi)始工作,并自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。若調(diào)節(jié)過(guò)程中φ角大于φmax。則由④輸出進(jìn)行限幅。
圖3φ角調(diào)節(jié)器組成原理圖
(a)uHf及ud的變化曲線(xiàn)
(b)uc1變化曲線(xiàn)
圖4冀塹鶻詮程中uHf,ud及uc1的變化曲線(xiàn)
5 結(jié)語(yǔ)
本文所設(shè)計(jì)的高效中頻熔煉電源控制電路有以下幾個(gè)特點(diǎn):
——電路集成化高,抗干擾能力強(qiáng),適用于頻率為1000Hz~2500Hz的中頻感應(yīng)熔煉;
——輸入信號(hào)取自原檢測(cè)電路與控制電路,不須另加檢測(cè)電路;
——φ角調(diào)節(jié)電路可取代原逆變觸發(fā)器,并可與原逆變觸發(fā)器互為備用,既可使中頻電源實(shí)現(xiàn)高效控制,又可提高運(yùn)行可靠性。
評(píng)論