教学用中频电源控制电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种教学用中频电源控制电路，它包括信号检测电路和频控式控制电路。它很好的利用了二极管的非线性伏安特性并通过高阻抗隔离变压器与高灵敏的频控式控制电路连接，实现了微弱信号的检测和电源的启动，使电路得到了简化，增加了可靠性，该技术为教学用中频电源装置，用于维修电工技能鉴定和高校的实验实训。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种广泛适用于维修电工职业的技能鉴定，大专院校《电 力电子技术》、《电力电子装置及系统》等课程的教学用中频电源装置。技术背景中频电源是通过电磁感应对金属进行加热的电源设备，我国自70年代初发 展此项技术以来，全国已在机械、冶金、电力、铁道、交通以及国防工业等部 门中广泛采用。中频电源的广泛应用使得各大专院校、职业技术院校、技工学 校以及各省市的维修电工技能鉴定单位对教学用中频电源装置有了大量的需 求。实际应用的中频电源由于J方率大(一般都在100kW以上)、控制复杂、安全 性不够、不直观形象，不适宜直接作为实训考核装置。目前市场上还没有教学 用中频电源装置。
技术实现思路
为了克服上述的不足，本技术提供了一种简单、实用的教学用中频电 源控制电路，使得教学用中频电源装置不但能够演示实际生产中使用的中频电 源的操作过程和故障状态，而且功率、体积、重量远远小于实际生产中使用的 中频电源，并且使用安全、可靠、直观、形象。本技术的技术方案是利用二极管的非线性伏安特性并通过高阻抗隔 离变压器与高灵敏的频控式控制电路连接，实现了微弱信号的检测和电源的启 动，使电路得到了简化，增加了可靠性。一种教学用中频电源控制电路，由主电路和控制电路两部分组成，其中主 电路包括整流器、平波电抗器、逆变器及LC并联谐振回路，三相工频交流电 能经整流、滤波后进入逆变器转换成中频电能供给LC并联谐振回路；控制电路包括信号检测电路和频控式控制电路，信号检测电路将取自负载端的电压、 电流信号迭加后送到频控式控制电路产生触发脉冲去触发逆变晶闸管，所述的 信号检测电路是由两组两只二极管串联后反并联再与电阻R并联，之后与电阻 Rta、 RTv串联后接到匹配变压器T的原边，经匹配变压器T送到频控式控制电 路，电流互感器TA与电流取样电路并联，电压互感器与电阻RTv并联；由于二极管的非线性伏安特性，可以实现启动过程中逆变角由大到小的自动跟踪调节, 有利于电源的启动。频控式控制电路是由脉冲形成电路、整形分相电路和功率放大输出电路构成，输入端交叉连接的比较器Nl和N2将输入信号转换为相位互补的矩形波， 经RC微分电路转变为两路双向尖脉冲，并分别输入脉宽可调的触发器，输出矩 形脉冲经微分电路再次转换为尖脉冲，经功率放大输出电路加到逆变晶闸管的 门极；整流触发电路是由三相同步、A/D转换器、脉冲形成及脉冲输出环节构成， A/D转换器将控制移相的直流电压Uk模拟量变换成与Uk成正比的脉冲频率数字 量送给脉冲形成环节，脉冲形成环节由计数器、异或门、或非门以及相应的电 阻电容网络构成，三相同步信号经移相、限幅后由比较器变换为方波信号也送 脉冲形成环节，在^C冲形成环节中同步信号过零时计数器复位并开始计数，计 数满后经RC微分电路送出尖脉冲到脉宽可调的触发器，再经六路双脉冲形成器 及功放电路后由脉冲变压器送出触发脉冲，去触发整流晶闸管。另外，在电路中还串接有按钮开关，可以进行故障的设置与排除操作，实 现考核功能。本技术的有益效果是，不但能够演示实际生产中使用的中频电源的操 作过程和故障状态，而且功率、体积、重量远远小于实际生产中使用的中频电 源，并且使用安全、可靠、直观、形象。附图说明图1是本技术的整图； 图2是本技术的频控式控制电路； 图3是本技术的相控式控制电路；具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术进一步说明；在图1中，主电路包括整流器1、平波电抗器2、逆变器3及LC并联谐振 回路4，晶闸管VT7 VT10及逆变桥外围电路构成一个电桥，其输入端与整流 桥的输出相1t，其输出AB端作用在负载谐振电路上。在整流桥启动的瞬间，由 于电桥所属元器件电气参数的离散性和在扰动电压的作用下使电桥处于不平衡 状态，因而AB端必然有电压存在，负载谐振电路在这个电压作用下产生了最初 的自激信号。VD1 VD4是为交流反馈信号提供交流通路的，VD1和VD2、 VD3 和VD4分别串接，其主要目的是由于在启动瞬间VD1 VD4工作在非线性区， 从而可以获得较高的输出阻抗与隔离变压器T匹配。经过上述技术措施，很容 易实现了用自激信号直接启动电源的目的。在图2中，频控式控制电路采用了定时频率跟踪的逆变触发电路，即保持负载电压"H过零前产生门极控制脉冲的时间不变，也就是保持超前时间^为恒值。在图1中TV是中频电压互感器，TA是中频电流互感器，适当调节电位器 RP5和RP6动端位置便可获得需要的化值，RP5和RP6的动端位置一经确定，印 值便保持不变。N1和N2为比较器LM393，其输入端交叉连接，将输入信号转 换为相位互补的矩形波，经RC微分电路转换成两路双向尖脉冲，并分别送入两 个单时基电路N3和N4的引脚2， N3和N4接成脉宽可调的触发器，输出矩形 脉冲经微分电路再次转换成尖脉冲，并加到场效应管的栅极上，两只脉冲变压 器均有两个二次绕组，分别输出逆变晶闸管的门极触发信号。在图3中，相控式控制电路采用了数字触发电路，CD4046为锁相环集成块， NE556为双时基电路集成块，CD4020为14级二进制串行计数器集成块，运放 为LM324集成块，异或门为4070集成块，或非门为4001集成块。该电路包括 三相同步12、 A/D转换器13、脉冲形成14及脉冲输出环节15，其工作原理简 述如下以a相同步信号产生的触发脉冲为例，三相同步移相电路由RP2、 R2、 R3及C2组成，移相后的同步电压经零电压比较器A1变换后输出方波电压，该 电压经异或门A2和或非门A3组合后输出相位互差180。的矩形波同步信号。它 们分别控制A7和A8的输出，允许A7的输出在同步电压正半周给整流电路中 的晶闸管VT1提供触发脉冲，而A8的输出在同步电压负半周给整流电路中的 晶闸管VT4提供触发脉冲。延时信号在异或门A5中组合，A5的输出端获得与 同步电压波形过零点相对应的窄脉冲作为A6(计数器)的置零脉冲。来自CD4020 第4脚的脉冲列与A6 (计数器)的14脚输出信号分别输入异或门A4，经A4 调制后输出到A6 (计数器)的第10脚，作为A6 (计数器)的调控CP脉冲。A6是二进制串行异步计数器4020，内部有14个T型触发器，第10脚是时 钟脉冲输入端。当第11脚为0时CP脉冲下降沿计数；当第11脚为1时，14 个T型输出触发器输出均为零，即Q1 Q14均为零。A6的14脚为Q10 (第10 个T型触发器的输出)，当29=512个脉冲下降沿到来时Q10=l。 A6的10脚由 A4控制。当A6的第14脚为低电平时，A6才能按CP脉冲计数，待到第512 个CP脉冲的下降沿时，A6的第14脚变为高电平，这时，A6的第10脚无CP 脉冲而停止计数，A7的输出端由高电平变为低电平。A7的输出经由电阻R6和 电容C5组成的微分电路，使NE556的8脚有负向脉冲输入，NE556的9脚则 会输出--个正脉冲，该脉冲与c相同步信号负半周所产生的脉冲经过二极管D3、 D4合成一个相位差为60。的双窄脉冲。三极管VI与脉冲变压器Tl组成触发电路的功率放大级电路，触发电路输出的双窄脉冲信号经功放电路中的三极管VI 放大后由脉冲变压器T1输出，即有触发脉冲去触发晶闸管VT1。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种教学用中频电源控制电路，由主电路和控制电路两部分组成，其中主电路包括：整流器（１）、平波电抗器（２）、逆变器（３）及ＬＣ并联谐振回路（４），三相工频交流电能经整流、滤波后进入逆变器转换成中频电能供给ＬＣ并联谐振回路；控制电路包括：信号检测电路（５）和频控式控制电路（８），信号检测电路将取自负载端的电压、电流信号迭加后送到频控式控制电路产生触发脉冲去触发逆变晶闸管，其特征在于：所述的信号检测电路（５）是由两组两只二极管串联后反并联再与电阻Ｒ并联，之后与电阻Ｒ↓［ＴＡ］、Ｒ↓［ＴＶ］串联后接到匹配变压器Ｔ的原边，经匹配变压器Ｔ送到频控式控制电路，电流互感器ＴＡ与电流取样电路并联，电压互感器与电阻Ｒ↓［ＴＶ］并联。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华圣，朱明，王松，李敏，
申请(专利权)人：浙江天煌科技实业有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]