KGPS-1中频电源控制线路原理分析

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1、KGPS-1中频电源控制线路原理分析田志明王斌　　摘要：本文较全面的对西安科技人员设计，行业流行最广的中频电源KGPS-1恒功率控制线路原理进行了分析。　　关键词：中频电源感应加热中频炉控制板KGPS-1　　1前言　　KGPS-1恒功率晶闸管中频电源控制线路板是华明公司的系列产品之一，行业内也称为恒功率中频电源控制板，该控制线路最早由西安科技人员设计于上世纪90年代后期，至现在有十几年的历史，是一个划时代的产品，它在我国和出口中频产品中装机率最高，至今仍在大量装机。它对我国中频电源技术应用和感应加热领域的产品普及和推广功不可没！此后的许多中频电源控制线路基本都是以它的

2、设计思想为基础改进和重新设计。　　KGPS-1恒功率中频电源控制线路（见所附线路图）主要由电源、调节器、移相控制电路、保护电路、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。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，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，现场调试中免去了调相序、对同步的工作，而且整机调试非常方便，对调试人员技术要求较低。　　2整流触发工作原理　　这部分电路由三相同步信号、压-频（V/F）转换、脉冲产生计数、脉冲选择和整形和末级驱动等电路组成。

3、触发部分采用的是数字触发电路。　　2.1整流触发原理框图图1整流触发原理框图图2整流触发电路　　整流触发电路的控制来自整流输出调节电压Vk，Vk的大小经压-频（V/F）电路转换形成不同频率的数字信号，数字信号经过计数器根据设定值（256）计满溢出后向脉冲通道选择电路发出脉冲，脉冲通道选择电路再将脉冲分为两路输出，两路脉冲的相位差为180°。分相后的两路脉冲经整形放大后，可以通过脉冲变压器去触发三相全控整流桥路中对应的晶闸管。与其它形式的移相触发电路一样，数字触发电路也有一个移相参考点，这个点取自三相电压过零处。电路中由同步信号电路检测三相过零点，对应不同的过零点向三个

4、脉冲形成环节发出计数器复位信号，作为脉冲计数的起点，从而可以输出六个相位差为60°的脉冲触发信号。　　电路中IC3、IC8、IC12（4、5、3、6）为计数器，构成了三路数字延时器，延时时间确定了α角的大小。三相同步信号对计数器进行复位后，对电压一频率变换器的输出脉冲每计数256个脉冲便输出一个延时脉冲。　　2.2三相同步信号电路　　三相同步信号电路采用了三相同步自适应数字控制移相技术。三相同步信号直接由晶闸管的门极引线K4、K6、K2，从主回路的三相进线上取得，由R23、C1、R63、C40、R102、C63进行滤波及移相，再经6只光电耦合器进行电位隔离，获得6个相

5、位互差60度、占空比小于50%的矩形波同步信号（如IC2C、IC2D）的输出。图3三相同步电路　　同步信号产生电路如图3所示，该电路由同步过零检测和逻辑输出电路两部分组成。其中同步过零检测电路，以隔离光耦GD1～GD6为核心配合相同限流电阻和平衡电容组成；逻辑输出电路主要包括或非门IC2B～IC2D、IC7B～IC7D、IC11B～IC11D。　　同步信号产生电路的工作原理为：当两相输入电压相等时，有两个光耦的发光二极管同时截止，检测出过零信号。在过零信号的作用期间，对应两只光耦的输出三极管截止，并从集电极输出高电平。高电平信号被送入逻辑输出电路，分别经过输入端并联的

6、“或非门”IC2C、IC2D、IC7C、IC7D、IC11C、IC11D输出低电平信号，每两路低电平信号同时加在下一级“或非门”的输入端，迫使其输出为高电平。由于过零点只能够持续短暂的时间，因此本级输出实际为正向脉冲，利用这一正向脉冲可以作为脉冲发生计数器的复位信号，即脉冲计数的起点。另外，当两相输入电压之间存在电压差时，两相间反向并接的光耦发光二极管中有一只导通，对应光耦的输出三极管输出低电平。此低电平经过下一级输入端并联的“或非门”IC2B、IC7B、IC11B，以高电平的形式输出，作为通道允许开放信号，用于脉冲通道选择控制。　　具体的时序图见下图。　　a、b、c

7、三路信号来自A、B、C三相，去缺相检测电路。图4同步自适应数字控制移相及驱动电路关键点波形图2.3压-频（V/F）转换电路　　在中频感应加热电源装置中，整流输出电压的大小是通过调节装置面板上的调功（给定）电位器完成的，调功电位器中心活动端的电压分压值的变化对应整流桥路中晶闸管的不同导通相位角的改变。在数字式整流触发电路中，改变导通相角的方法是改变进入脉冲计数器的信号频率。因此，在输入调节电压和脉冲计数器之间必须进行信号形式转换，这一转换过程由V/F压-频转换电路完成。　　压-频转换电路有多种形式，在电路附图中使用的是一种以1/2NE556时基电路、P