KGPS使用说明书.docx

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KGPS使用说明书

KGPS系列中频固态电源

使用说明书

西安迪利捷机电科技发展有限公司

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公司简介

西安迪利捷机电科技发展有限公司（西安迪利捷科技\DeLiJayst），是以研发、设计、制造及销售感应加热设备及控制线路为主的企业。

公司人员配备合理，其中工程技术人员占公司人数的40%以上，具有自主研发电子、自控、机械等多方面的能力。

在不断吸收国內外先进科技技术的同时，长期与西安电炉研究所、交通大学、西安石油大学、浙江大学等多家科研单位合作，已成功开发出用于淬火、透热、熔炼、钎焊、烧结等多领域的高、中、低频成套先进设备，特别是近两年来开发出的大功率InsulatedGateBipolarTransistor电源，填补了国内大功率超音频感应加热用电源的空白；为了适应行业发展需要，公司技术人员经过多年的不懈努力，相继开发出DLJ-3；DLJ-6；DLJ-7；DLJ-88；DLJ-24；DLJ-G3用于高、中、低频感应加热设备的控制主板，其市场占有率达到感应加热控制板行业的60%以上。

在开发新产品的同时我公司时刻遵循“依靠科技进步诚信务实发展”的原则，依靠强大的技术力量，为客户提供高品质、高性能的产品，公司产品以其可靠的质量与良好的售后服务在广大客户中赢得较高的赞誉。

公司自创立以来，就确立了“我们的信誉和客户的满意是最好的财富”为目标，以项目带动企业发展、以产品创新来提升企业竞争力的战略，公司坚持以人为本、和谐发展，从而增强了企业的凝聚力和向心力，不断推动企业发展。

目　　录

1.概述―――――――――――――――――――――――（3）

2.技术要求―――――――――――――――――――――（4）

3.技术数据―――――――――――――――――――――（5）

4.变频器工作原理――――――――――――――――――（5）

5.调试―――――――――――――――――――――――（12）

6.安装―――――――――――――――――――――――（15）

7.维护与保养――――――――――――――――――――（16）

8.操作方法及注意事项――――――――――――――――（17）

9.控制电路板各故障显示灯――――――――――――――（18）

一、概述

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变换成几百或几千HZ的单相交流电能。

具有控制方便、效率高、运行可靠、劳动强度低等特点。

本装置采用全数字电路控制，扫频启动方式，无需任何中间继电器、同步变压器等配套元件。

此线路负载适应能力强，可重载启动，应用于铸钢、合金钢、不锈钢的冶炼、真空冶炼、段件的加热和钢管的弯曲、挤压成型、工件的预热、钢件的表面淬火、退火等热处理、金属零件的焊接、粉末合金、管道防腐、晶体生长等不同场合。

晶闸管变频装置系列型谱，根据不同的用途，以不同的代号表示。

KGPS－*/＃KG――晶闸管　　　

　P―――变频器

　　S―――冷却方式、S代表水冷

*――　额定输出中频功率（KW）

＃――　额定输出中频频率（KHZ）

二、技术要求

1、产品环境条件：

1）户内安装。

2）环境温度5~40度。

3）海拔高度不超过1000m。

4）空气中不得含有导电的尘埃、酸、盐、腐蚀性及爆炸性气体，相对湿度不大于90％。

5）垂直安装在无剧烈振动与冲击的场所，其倾斜度不得超过5度。

2、冷却水

1）总硬度小于10度。

2）熔解性固体小于300mg/cm。

3）PH　7－8.5。

4）导电率小于500us/cm。

5）进水温度5－35度。

6）出水温度小于55度。

7）进水压力0.1－0.2Mpa。

3　电源要求

1）电压波形为正旋波，波形崎变小于5％。

2）电网电压波动小于±5％。

三、技术数据

额定功率

（kW）

输入电压

（V）

输入电流

（A）

直流电流

（A）

直流电压

（V）

中频电压

（V）

中频频率

（Hz）

50

380

85

100

500

750

500~8000

100

380

170

200

500

750

500~8000

160

380

270

320

500

750

500~8000

250

380

430

500

500

750

500~8000

350

380

600

700

500

750

500~8000

500

380

850

1000

500

750

500~7000

750

380/660

1280/650

1500/760

500

750/1250

500~5000

1000

380/660

1700/1000

2000/1200

500

750/1250

500~2500

四、变频器工作原理

　　1．主回路工作原理

可控硅中频电源的基本工作原理（如附图），就是通过一个三相桥式整流电路，把50HZ的工频交流电流整流成直流，再经过一个滤波器（直流电抗器）进行滤波，最后经一逆变器将直流变为单相中频电流以供给负载，所以这种逆变器实际上是一只交流――直流――交流变换器。

2．控制电路特点及原理

DLJ系列中频电压控制板是我公司自主开发研制的控制电路，它具有以下特点：

●该控制板适合并联逆变。

用于各种金属的淬火、熔炼、保温及感应加热电源设备的控制。

●控制板为单板全集成化控制板，采用数字触发，具有可靠性高、精度高、调试容易、继电元件少。

●先进的扫频启动方式使操作者无需选择启动电压和启动频率就能实现100％的成功启动。

●逆变控制参考美国ABB、PILLAR、AJAX公司，日本富士电机等国外先进技术、具有极强的抗干扰能力。

●自动跟随负载变化，在运行时具有非故障性的自动再启动功能以及功率自动调节功能。

●具有理想的截流、截压、精确的关断时间和逆变控制角，保证设备可靠运行。

●具有完善的多级保护系统（水压、缺相、欠压、过流、过压、关断时间、操作连锁等）具有较高的变频效率、启动成功率1000HZ及以下≥95％。

●适合控制50KW～2000KW/500～8000HZ中频电源。

整个控制电路除逆变末級触发电路板外，做成一块印刷电路板结构，从功能上分为整流触发部分、调节器部分、启动演算部分。

（详细电路见附图）

1）整流触发工作原理

这部分电路包括三相同步、数字触发、末級驱动等电路。

触发部分采用的是数字触发，具有可靠性高，精度高，调试容易等特点．数字触发器的特点是用计数（时钟脉冲）的办法来实现移相，该数字触发器的时钟脉冲振荡器是一种电压控制振荡器，输出脉冲频率受a移相控制电压vk的控制，vk降低，则振荡频率升高，而计数器的计数量是固定的（256），计数器脉冲频率高，意味着计一定脉冲数所需时间短，也即延时时间短，a角小，反之a角大．计数器开始计数时刻同样受同步信号控制，在a＝0º时开始计数．现假设在某Vk值时，根据压控振荡器的控制电压与频率间的关系确定输出振荡频率为25KHZ，则在计数到256个脉冲所需的时间为（1/25000）×256＝10.2（ｍＳ），相当于约180º电角度，该触发器的计数清零脉冲在同步电压（线电压）30º处，这相当三相全控桥式整流电路的β＝30º位置，从清零脉冲起，延时10.2mS　产生的输出触发脉冲，也即接近于三相桥式整流电路某一相晶闸管a=150º位置，如果需要得到准确的a=150º触发脉冲，可以略徽调节一下电位器W4。

显然，有三套相同的触发电路，而压控振荡器和VK控制电压为公用，这样在一个周期中产生6个相位差60º的触发脉冲。

数字触发器的优点是工作稳定，特别是用HTL或CMOS数字集成电路，则可以有很强的抗干扰能力。

IC16A及其周围电路构成电压－频率变换器VFC，其输出信号的频率随调节器的输出电压VK而线性变化。

这里W4微调电位器是最低输出频率调节（相当于模拟电路锯齿波幅值调节）。

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。

IC3、IC8、IC12（４５３６）计数器构成三路数字延时器。

三相同步信号对计数器进行复位后，对电压－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，因计数脉冲的频率是受VK控制的，换句话说，VK控制了延时脉冲。

计数器输出的脉冲经隔离、微分后，变成窄脉冲，送到后级的LM556，它既有同步分频器的功能，亦有定输出脉宽的功能。

输出的窄脉冲经电阻合成为双窄脉冲，再经晶体管放大，驱动脉冲变压器输出。

具体的时序图见附图。

２）调节器的工作原理

调节器部分共设有四个调节器：

电压调节器、电流调节器、阻抗调节器、逆变角调节器。

其中电压调节器、电流调节器、组成常规的电流、电压双闭环系统，在启动和运行的整个阶段，电流环始终参与工作，而电压环仅工作于运行阶段；另一阻抗调节器，从输入上看，它与电流调节器LT2的输入完全是并联的关系，区别仅在于阻抗调节器的负反馈系数较电流调节器的略大，再者就是电流调节器的输出控制的是整流桥的输出直流电压，而阻抗调节器的输出控制的是中频电压与直流电压的比例关系，即逆变功率因数角。

调节器电路的工作过程可以分为两种情况：

一种是在直流电压没有达到最大值的时候，由于阻抗调节器的反馈系数大，阻抗调节器的给定小于反馈，阻抗调节器便工作于限幅状态，对应的为最小逆变θ角，此时可以认为阻抗器不起作用，系统完全是一个标准电压，电流双闭环系统；另一种情况是直流电压已经达到最大值，是流调节器开发始限幅，不再起作用，电压调节器的输出增加，而反馈电流却不变化，对阻抗调节器来说，当反馈电流信号比给定电流略小时，阻抗调节器工作，若负载等效电阻RH的继续增大，逆变θ角亦相应增大，直至最大逆变θ角。

逆变角调节器用于使逆变桥能在某一θ角稳定的工作。

中频电压互感器过来的中频电压信号由CON2-1和CON2-2输入后，分为两路一路送到逆变部分，另一路经D7-D10整流后，又分为三路，一路送到电压调节器；一路送到过电压保护；一路用于电压闭环自动投入。

电压PI调节器由IC13A组成，其输出信号由IC13D进行钳位限幅。

IC13C和IC21C组成电压闭环自动投入电路，DIP-3开关用于电压开环调试，内环采用了电流PL调节器进行电流自动调节，控制精度在１％以上，由主回路交流互感器取得的电流信号，从CON2-3、CON2-4、CON2-5输入，经二极管三相整流桥（D11~D16）整流后，再分为三路。

一路作为电流保护信号，另一路作为电流调节器的反馈信号，还有一路作为阻抗调节器的反馈信号。

由IC17B构成电流PI调节器，然后由IC17A隔离，控制触发电路的电压――频率变换器VFC。

IC17C构成阻抗调节器，它与电流调节器是并列的关系。

用于控制逆变桥的引前角，其作用可间接地达到恒功率因数，DIP—1可关掉此调节器。

３）逆变部分工作原理

本电路逆变触发部分，采用的是扫频式零压软启动，由于自动调频的需要，虽然逆变电路采用的是自激方式，控制信号也是取自负载端，但是主回路上无需附加启动电路，不需要预充磁或预充电的启动过程，因此主回路得以简化，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：

在逆变启动前，先以一个高于槽路谐振频率的它激信号去触发逆变晶闸管，当电路检测到主回路直流电流时，便控制它激信号的频率从高向低扫描，当它激信号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信号，此时，它激信号便会一直扫描到最低频段，便进行一次再启动，把它激信号再推到最高频率，从新扫描一次直至启动成功，重复启动的周期为0.5秒钟，完成一次启动到满功率运行的时间不超过1分种。

由CON2-1和CON2-2输入的中频电压信号，经变压器隔离送到中频启动电路，由启动电路输出的信号经微分后由IC18B和IC20B变成窄脉冲输出，驱动末级MOS晶体管。

IC20A构成频率电压变换器FVC，用于驱动频率表。

W7用于整定频率表的度数，IC18A构成过电压保护震荡器，当逆变桥发生过电压时，震荡器起振，使逆变桥的4只晶闸管导通。

IC19D为启动失败检测器，其输出控制重复启动电路，IC19A为启动成功检测器，其输出控制中频电压调节器的输出限幅电平，即主回路的直流电流，W6为逆变它激信号的最高频率设定电位器。

4）启动演算工作原理

过电流保护信号经IC13B倒相后，送到IC5A组成的过电流截止触发器，封锁触发脉冲（或拉逆变）；驱动“过流”指示灯和驱动报警继电器。

过电流触发器动作后，只有通过复位信号或通过关机后再开机进行“上电复位”，方可再启动。

通过W2电位器可整定过流电平。

当三相交流输入缺相时，本控制板均能实现保护和指示。

其原理是：

由４＃、６＃、２＃晶闸管的阴级（K）分别取A、B、C三相电压信号（通过门级引线），经过光电耦合器的隔离送到IC14及IC16进行检测和判别，一旦出现“却相”故障时，除了封锁触发脉冲外，还驱动“缺相”指示灯以及报警继电器。

为了使控制电路能够更可靠准确的运行，控制电路上还设置了启动定时器和控制电源欠压检测保护。

在开机的瞬间，控制电路的工作是不稳定的，设置一个3秒钟左右的定时器，待定时后，才容许输出触发脉冲，这部分电路由C11、R20等元件构成，若由于某种原因造成控制板上直流供电电压过低，稳压器不能稳压，亦会使控制出错。

设置一个欠压检测电路（由DW4、IC9B等组成），当VCC电压低于12.5V时便封锁触发脉冲，防止不正确的触发。

自动重复启动电路由IC9A组成。

DIP-2开关用于关闭自动重复启动电路。

IC5B组成过电压截止触发器，封锁整流桥触发及脉冲（或拉逆变），驱动“过压”指示灯和驱动报警继电器，通过Q9使过电压保护震荡器IC18A起振。

过电压触发器动作后，也像过流触发器一样，只有通过复位信号或通过关机后再开机进行“上电复位”，方可再次运行，调节W1微调电位器可整定过压电平。

Q7及周围电路组成水压过低延时变换电路，延时时间约8秒。

复位开关信号由CON2-6、CON2-7输入，闭合状态为复位暂停。

五、调试

1.　整流部分调试

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或断开逆变末级的输入线，使逆变桥的晶闸管无触发脉冲，再在整流桥口接入一个约1～2KW的电阻性负载。

电路板上的If微调电位器W2顺时针旋至灵敏最高端，（调试过程发生短路时，可以提供过流保护）。

主控板的DIP开关均拨在ON位置；用示波器做好测量整流输出直流电压波形的准备；把面板上的“给定”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，可以检查进线快速熔断器是否损坏。

把面板上的“给定”电位器逆时针旋大，直流电压波形应该几乎全放开，再把面板上的“给定”电位器逆时针旋至最小，调节控制板上的W4微调电位器，使直流电压波形全关闭，移相角约120度。

输出直流波形在整个移相范围内应该是连续平滑的。

把逆变桥接入，使逆变触发脉冲投入，把电路板上的Vf微调电位器W1顺时针旋至灵敏最高端，（调试过程中发生逆变过压时，可以提供过压保护）。

把面板上的“给定”电位器顺时针稍微旋大，这时逆变桥便工作，当出现直通现象时，继续把面板上的“给定”电位器顺时针旋至一半，此时直流电流表应指示到额定电流的25％左右，若电流表的指示不为额定值的25％，可调节控制板上的W2电流反馈微调电位器，使直流电流表指示到额定输出电流的25％左右。

一旦逆变起振后，直流电流就可接近额定电流值，精确的额定电流整定，要在满负荷运行时才可进行。

若把面板上的“给定”电位器顺时针稍微旋大，逆变器起振，不出现直通现象，可调整中频电压互感器的相位，即把中频电压互感器20V绕组的输出线对调一下，就不会起振了。

这样整流桥的调试就基本完成，可以进行逆变桥的调试。

2.逆变部分的调试

1）校准频率表。

用示波器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W7微调电位器，使频率表的读数与示波器测得相一致。

2）启振逆变器，调节控制板上的W6微调电位器，使其略高于槽路的谐振频率，W3、W5微调电位器旋在中间位置。

把面板上“给定”电位器顺时针稍微旋大，这时它激频率开始扫描，逆变桥进入工作状态，当起动成功后，控制板上“P.P”指示灯会熄灭，可以把面板“给定”电位器旋大、旋小反复操作，这样，它激信号也反复作扫频动作，若不起振，可调整中频电压互感器的相位，即把中频电压互感器20V绕组的输出线对调一下，此步骤的调试，亦可使DIP-2和DIP-3开关处在OFF位置，此时加入了重复起动功能，电压环也投入工作。

3）逆变起振后，可做整定逆变引前角的工作，把DIP-1开关打在OFF位置，调节W5微调电位器，使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，可适当增大此比例值）；再把DIP-1开关打在ON位置调节W3微调电位器，使中频输出电压与直流电压的比为1.5左右（或更高）此项调试工作在较低的中频输出电压下进行。

注意，必须先调1.2倍关系，再调1.5倍关系，否则顺序反了，会出现相互牵扯的问题。

　　　4）下一步可以在轻负荷的情况下整定电压外环。

主控板上的DIP-3开关拨在OFF位置，W1微调电位器顺时针旋至最大，把面板上的“给定”电位器顺时针旋至最大，逆时针调节W1微调电位器，使输出的中频电压达到额定值，在这项调试中，可见到阻抗器起作用的现象，即直流电压不再上升，而中频输出电压却还能继续随“给定”电位器的旋大而上升。

３.过压保护

控制电路上已经把过压保护电平固定在额定输出电压的1.2倍上，当进行额定电压整定时，过压保护就自动整定好了，若觉得1.2倍不合适，可改变控制板上的R13电阻值，增大R13，过压保护电平增高；反之减小。

4.额定电流整定

在满负荷下，调节控制板上的W2电流反馈微调电位器，使直流电流表达到额定值。

六、安装

1.本装置对安装基础无特殊要求，但安装环境应参照本装置使用条件选择。

为便于检修，柜体与周围墙壁应保持1m以上距离，以保证柜门能方便开启。

2.本装置的三相电源进线分为上进线和下进线两种，中频输出线从柜低电缆沟引出，所有导线的接处应保持良好的接触。

本装置为大功率的用电负载，供电电源的接线必须保证足够的截面积。

下表列出参考进线的截面积：

标称功率

理论输入电流

最小截面积

推荐电缆

进线电压

100KW

170A

70mm²

VLV3×75+25

380V

160KW

270A

110mm²

VLV3×120+25

380V

250KW

425A

170mm²

VLV3×185+35

380V

350KW

590A

240mm²

（VLV3×120+25）×2

380V

500KW

850A

340mm²

（VLV3×185+35）×2

380V

750KW

1280A

510mm²

（VLV3×240+50）×2

380V

750KW

650A

300mm²

（VLV3×185+35）×2

660V

1000KW

1700A

680mm²

（VLV3×240+50）×3

380V

1000KW

1000A

400mm²

（VLV3×240+50）×2

660V

3.本装置柜内底座有接地螺栓，安装时必须注意良好接地。

4.主配电柜的水冷系统上水管径直径1.5寸，下水管径直径3寸，均从柜底地沟引入，与分水器相连。

5.装置的调试，必须与负载一同安装完毕方可进行，负载必须合理安装。

一般来说，负载与变频器柜连接的距离越近越好，最好不超过8m，以减少线路损耗，使负载获得最大功率。

七、维护与保养

晶闸管变频装置与中频发动机组比较，有耗电省，无噪声，调节方便等许多优点，但是，由于半导体器件的过载能力较差，因此，合理使用，正确操作与精心维护，是晶闸管变频器电源安全运行，避免故障的重要保证。

在连续运行的生产线上，搞好装置的维护尤为重要。

1.经常清除配电柜内的积尘，尤其是晶闸管管心外部，要用酒精擦试干净。

运行中的变频器，一般都有专用机房，但实际作业环境并不理想。

在熔炼，锻压工序，粉尘很大，振动强烈；在透热，淬火工序，装置常靠近酸洗、磷化等作业设备，有较多的腐蚀性气体。

这些都会对装置的元件起到破坏作用，降低装置的电器绝缘强度，在积尘较多时，往往发生元件表面放电现象。

因此必须注意经常的清洁工作，防止故障发生。

2.经常检查水管接头是否扎结牢固，清理冷却水管内的水垢和堵塞物。

在塑料水管老化产生裂纹时，应及时更换，装置在夏天运行时，晶闸管心外部容易结露，引起晶闸管阳极与阴极间严重漏电，应该考虑使用循环水系统，结露严重时应该停止运行。

3.定时对装置进行检修，对装置各部的螺栓、螺母、压接件进行检查、牢固；接触器、继电器的触头有松动，接触不良，均应及时修理，更换，不要勉强使用，以至引起更大事故。

定期校验装置的过流过压、截流截压整定值，检查保护系统动作可靠性，防止保护失灵。

4.经常检查负载的接线是否完好，绝缘是否可靠，透热感应圈内积存的氧化皮要及时清理；隔热炉衬有裂纹时要适时更换；熔炼炉在更换新炉衬后，应注意检查绝缘。

变频装置的负载都放置在工作现场，故障率比较高，而往往被人们忽视。

因此，加强对负载的维护，防止故障波及变频器，是保证装置安全运行的重要一环。

八、操作方法及注意事项

1、启动过程：

（在启动操作前，应把调功旋钮放置在起始最小位置，以防止电源电压的突变）

●拨合控制电源合开关

●按电源合闸按钮

●按中频启动按钮

●顺时针旋转调攻电位器，可以看到直流电压表上下摆动，这是逆变器在进行自动扫频工作当扫频频率接近槽路谐振频率时便可自动启动成功。

（扫频的一个周期为0.5秒）

2、停机过程：

●逆时针旋转调功电位器至终端

●按中频停止按钮

●按电源分闸按钮

●分断控制电源开关

3、注意事项

●设备在每一次启动前应首先检查各冷却水是否通畅；是否有不安全因素存在；调功电位器是否回零。

●在运行中发生过压、过流等现相时不要忙于从新启动设备，应对设备进行检查，是否存在短路、打火现象。

●设备发生故障后，应及时与我公司技术部取得联系排除故障。

九、控制电路板各故障显示灯

9.1DLJ-3/-6

序号

代号

用途

1

D.V

过压指示

2

D.C

过流指示

3

L.V

欠压指示

4

W.P.L

水压不足

5

V.LOP

电压环投入

6

D.P

缺相指示

7

P.P

启动成功

8

POWER

电源指示

9

CLK

压控振荡器工作

9.2DLJ-7

功能

端子号

参数

故障

输出

K-2

K-1

常开接点AC5A/220V，DC10A/28V

常开接点的定触头，接电源N线

电压反馈信号

UP1

UP2

中频电压互感器（1000V/100V20V）

电流

反馈

信号

I1

I2

I3

三相电源的电流互感器

AC，三相15V

控制

信号

KZ

GND

KZ悬空为运行状态，接地为停止运行和故障复位平

GND控制信号接地端（与给这共用）

取样

信号

XH1

XH2

电容器上中频电流互感器

给定

GND