西安龙海电气有限公司12 脉波 KGPS 中频电源控制原理KGPS 系列感应加热晶闸管变频装置是利用晶闸管将三相工频交流电能转 换为几百或几千赫的单相交流电能。
具有控制方便、运行可靠、 效率高等特 点，有利于提高产品的产量和质量。
本装置采用全数字控制，扫频启动方式， 无须同步变压器等，线路简单，调试方便，负载适应能力强，启动可靠。
应用 于铸钢、不锈钢、合金钢的冶炼，真空冶炼，感应加热等不同场合。
1．主电路原理 1.1 整流电路原理 整流电路主要是将 50HZ 的交流电整流成直流。
由 12 个晶闸管组成的 12 脉 波串联全控整流电路，输入工频电网电压 575V，控制可控硅的导通，实现输出 0～750V 连续可调的直流电压。
(如图)六相 12 脉波全控整流桥工作原理 当触发脉冲在任意控制角时，其输出直流电压为： Ud = 1.35UaCosaX2式中：Ua = 三相进线电压 a-控制角1.2 逆变电路原理：该产品采用了并联逆变器，这种逆变器对负载变化适应能力强，见图（4） 所示。
它的主要作用是将三相整流电压 Ud 逆变成单相 400-10KC 的中频交流电。
一般，由于功率大小、进线电压等原因，逆变可控硅的数量有，四只、八只、 十六只三种，即采用单管、串管、并管等技术。
但为了分析方便，将其等效为 图（4）电路。
下面分析一下逆变器的工作过程，假设图（4）中，先是①②导通③④截止， 则直流电流 Id 经电抗器 Ld，可控硅①②流向 Lc 谐振回路，Lc 产生谐振，振荡 电压正弦波。
此时电容器两端的电压极性为左正右负，如果在电容器两端电压 尚未过零时之前的某一时刻产生脉冲去触发可控硅③④，此时形成可控硅 ①②③④同时导通状态，由于可控硅③④的导通，电容器两端的电压通过可控 硅③④加在可控硅①②上使可控硅①②两端承受反压而关断，也就是说可控硅 ①②将电流换给了③④。
换流以后，直流电流 Id 经电抗器 Ld、可控硅③④反向 流向 LC 谐振回路。
电容器两端的电压继续按正弦规律变化，而电容器两端电压极性为左负右正，负载回路中的电流也改变了方向。
当电容器右端的正电压要 在过零前的某一时刻再将可控硅①②触发导通，再次形成可控硅①②③④同时 导通状态。
可控硅③④承受反压关断，可控硅①②继续导通，着就完成了一个 工作循环。
从上述工作过程可以看出，当可控硅①②导通时电流由一个方向流 入负载，可控硅①②和③④相互轮流导通和关断，就把一个直流变成了交流， 可控硅①②与③④每秒钟交替工作的次数也就决定了交流电输出的频率。
1.3 滤波电路 滤波电路是由电抗器担任的，其作用有三： ■ 滤波作用——三相交流进线电压经三相全控整流桥整流后，成为 300Hz 的脉动直流电压信号，由于电抗器的存在，经其滤波滤波后电压变为 较为平滑的直流电压信号。
■ 隔离作用——将整流端的直流电压信号与逆变端的交流电压信号进行 隔离。
■ 限流作用——电抗器是一个电感量较大的电感，当逆变侧发生短路或电 流冲击时，限制电流的迅速上升，防止对整流电路和电网的冲击。
6.1.4 负载电路负载电路是由补偿电容器 C 和负载电感 L 组成的 LC 谐振电路，其工作过 程已在分析逆变电路时讲过。
负载电路的主要形式由，平压电路和升压电路两 种，如（图 5）、（图 6）所示。
图（5）平压式负载电路图（6）升压式负载电路图中：Un ——逆变器的输出端 LD1——泄放电感 DIP-1 可关掉此调节器。
IC19B 构成逆变角调节器，其输出由 IC19C 为钳位限幅。
6.2.4 逆变部分工作原理 该电路逆变触发部分采用的是扫频式零压启动,由于自动调频的需要,虽 然逆变电路采用的是自励工作方式,控制信号也是取自负载端,但是主电路上无 需附加启动电路,不需要预充磁、预充电启动过程，因此，主电路得以简化，但 随之带来的问题是控制电路较为复杂。
启动过程大致是这样的，在逆变电路启动之前，先以一个高于槽路谐振频 率的它激信号去触发逆变可控硅，当电路检测到中频信号时，便控制它激信号 的频率从高向低扫描，当它激信号的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 它激信号的扫描，转由自动调频电路控制逆变引前角，使设备进入稳态运行。
若一次启动不成功，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，重复启动电路一旦检测到它激信号进入到 最低频段，便进行一次再启动，把它激信号在推到最高频率，重新扫描一次， 直至启动成功。
重复启动的周期约为 0.5 秒钟 ,完成一次启动到满功率的时间 不超过 1 秒。
逆变部分工作原理 该电路逆变采用的是扫频式软启动。
在逆变电路启动前，先以高于槽路谐 振频率的它激信号去触发逆变可控硅〔KK〕当电路检测到主电路电流时，便控 制它激信号从高到低扫描，当它激信号的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 止它激信号的扫描，转由自动调频电路控制逆变引前角，使设备进入稳态运行。
4.若一次启动不成功，它激信号便会一直扫描到最低频率，重复启动电路投 入工作，重新扫描一次，直至启动成功。
重复启动的周期约为 0.5 秒。
二. 操作方法及注意事项 1.启动过程： ■ 按“控制电源合”按钮接通控制电源。
■ 等主电路延时合闸后，对应指示等亮。
■ 按“中频启动”按钮启动中频。
■ 顺时针略旋点调功电位器，可看到直流电流表上下摆动，这是逆变器 在自动进行扫频工作，当扫描频率接近主回路谐振频率时，锁相环锁 定，启动成功。
■ 旋调功电位器升功率，进行正常工作 2.停机过程： ■ 逆时针旋调功电位器至最小 ■ 分断“中频停止”开关 ■ 按“主电路分”按钮分断主电 ■ 按“控制电源分”按钮分断控制电源 3.注意事项： ■ 电源在每次启动前应先检查各冷却水是否正常，有无漏水现象； ■ 调功电位器是否返回最小位， ■ 在运行中 频繁发生过流、过压现象应认真检查，是否存在短和打火现 象。
三. 控制板各指示灯代表的状态(新版已经全汉字标注） 代号 状态 O.C 过电流指示 O.V 过电压指示 L.V 欠压指示 WPL 水压不足 VLOP 电压环投入 POW 缺相指示 Φmax 逆变角太大〔启动成功后熄灭〕 Φmin 逆变角太小〔启动时闪烁〕 四. 各电位器的作用 W1〔VF〕 —调节限电压值和电压保护值；逆时针增大整定值 W2〔IF〕 —调整限电流值和电流保护值；逆时针增大整定； W3〔Φmin〕 —调整最小逆变角； 逆时针增大整定值 W5〔Φmax〕—调整最大逆变角； 顺时针增大逆变角W4〔αmax〕 —调整整流脉冲最大移相范围； 逆时针增大移相范围 一般出厂调好，不能再调。
W6〔Fmax〕 —调整最高启动频率； 逆时针频率增大 W7〔F〕 —校正频率表读数 逆时针减小读数 W8 —调整整流脉冲的起始位置。
逆时针减小读数 一般出厂调好，不能再调。
W9 电流平衡修正微调。
五． 动态运行调试： 1. 整流电路调试 将＋24V 端子线断开，以便取掉逆变脉冲。
打开控制电源，合主电路， 将调功电位器旋到最小位置，打开启动开关。
此时，整流电压波形处于 半关闭状态，顺时针调节调功电位器是 KP 可控硅全开放； α = 0°既 U 直= 1。
35×U 进 U 直 = 1。
35×U 进×COSα α 为控制角〔120°～0°〕 U 中频=1.1×U 直／CosΦ Φ－逆变角 3.在轻载下整定输出电压。
在这项调试中可见到阻抗调节器起作用， 即直流 电压到一定值，不再上升，而中频输出电压却还能继续随调功电位器的旋 大，而继续上升。
调节电压限制电位器使电压到要求值。
过压保护值为该 电压的 1.2 倍。
4.在重载下整定最大输出电流。
此项调试要求负载越重越好， 调节电流限制 电位器使直流电流到额定值。
这时过流保护值是额定值的 1.3 倍。
5.如果调试过程中出现逆变角调不小（中频电压和直流电压的比值相差很 大，并调节不动）的情况，在排除了槽路谐振频率过低的情况后，应检查 逆变可控硅是否都工作了，或者是逆变触发线是否接反了，当三只可控硅 工作时就会出现逆变角过大现象。
四 常见故障的维修方法1．维修前的准备 1.1 维修时所需的工具有：万用表、20 兆以上双踪示波器、电烙铁、螺丝刀、 扳手等。
1.2 维修时所需要的资料有：设备有关电气图纸、说明书等技术资料。
1.3 维修前应首先了解设备的故障现象，出现故障时所发生的情况，以及查看设 备的记录资料。
1.4 准备一些易损和常用的元器件。
2．常见故障的维修 2.1 故障现象： 设备无法启动，启动时只有直流电流表有指示，直流电压、中频电压表均无指 示。
故障分析及处理：这是一种最常见的故障现象，造成的原因可能是： 2.1.1 逆变触发脉冲有缺脉冲现象――用示波器检查逆变脉冲（最好在可控硅的 AK 上检查），如发现有缺脉冲现象，检查连线是否有接触不良或开路，前级是 否有脉冲输出。
2.1.2 逆变可控硅击穿――更换可控硅，并检查可控硅损坏原因（有关可控硅损 坏原因参见后面的可控硅损坏原因分析）。
2.1.3 电容器击穿――拆除损坏的电容器极柱。
2.1.4 负载有短路、接地现象――排除短路点和接地点。
2.1.5 中频信号取样回路有开路或短路现象――用示波器观察各信号取样点的 波形，或在不通电的情况下用万用表测量各信号取样回路的电阻值，查找开路 点或短路点。
2.2 故障现象： 启动较困难，启动后中频电压高出直流电压的一倍，且直流电流过大。
故障分析及处理：造成这种故障的原因有： 2.2.1 逆变回路有一只可控硅损坏――当逆变回路有一只可控硅损坏时，设备有 时也可启动，但启动后会出现上述故障现象，更换损坏的可控硅，并检查损坏 原因。
2.2.2 中频信号取样回路有开路或极性错误现象――这种原因多在采用交角法 的线路中，中频电压信号开路或在维修其它故障时将中频电压信号的极性接反， 均会造成此故障现象。
2.2.3 逆变引前角移向电路出现故障――中频电源的负载是呈容性的，即：电流 超前于电压。
在取样控制电路中，都设计有移相电路，如果移相电路出现故障 也会造成此故障现象。
2.3 故障现象 启动困难，启动后直流电压最高只能升到 400V，且电抗器震动大，声音沉闷。
故障分析及处理：这种故障是三相全控整流桥故障，其主要原因是： 2.3.1.整流可控硅开路、击穿、软击穿或电参数性能下降――用示波器观察各整 流可控硅的管压降波形，查找损坏的可控硅后更换。