專利名稱：晶閘管交流感性負(fù)載控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及了電器控制柜領(lǐng)域，具體的說為一種晶閘管交流感性負(fù)載控制裝置，適用于感性負(fù)載下的調(diào)壓控制，尤且適用于感性負(fù)載下的調(diào)壓控溫，也可用于阻性負(fù)載的調(diào)壓控制。
現(xiàn)行國(guó)內(nèi)的交流感性負(fù)載的控制裝置，多采用觸點(diǎn)分擋，開關(guān)調(diào)壓的接觸器斷續(xù)調(diào)壓控制方式，這種控制裝置的負(fù)載供電電壓呈階梯變化，線性度差，調(diào)節(jié)不穩(wěn)定，精度低且耗能大。有一種用晶閘管作為開關(guān)控制的單相調(diào)壓控制柜，克服了接觸器分擋調(diào)壓的一些弊病，調(diào)壓控制效果較好，但這種控制裝置采用的是過零脈沖觸發(fā)的常規(guī)晶閘管調(diào)壓電路，晶閘管導(dǎo)通角不能根據(jù)感性負(fù)載的特點(diǎn)做相應(yīng)的變化而易導(dǎo)致涌流的出現(xiàn)，燒壞管子，因此仍不能很好的解決感性負(fù)載的調(diào)壓控制問題。采用高反壓大電流的晶閘管可以滿足感性負(fù)載的要求，但成本造價(jià)高，給設(shè)計(jì)也帶來一定困難。
本實(shí)用新型的目的在于推出一種可對(duì)感性負(fù)載實(shí)現(xiàn)連續(xù)、平滑調(diào)壓的控制裝置－－晶閘管交流感性負(fù)載控制裝置，以更好的解決工業(yè)設(shè)備中感性負(fù)載的調(diào)壓控制問題。
本實(shí)用新型的任務(wù)是通過一個(gè)三相晶閘管開關(guān)主電路，一個(gè)專用晶閘管觸發(fā)器和一個(gè)智能化負(fù)載信號(hào)調(diào)節(jié)儀表的配合工作來實(shí)現(xiàn)的。具體控制裝置由柜體、晶閘管主電路、觸發(fā)控制電路和儀表面板組成。柜體為一立式長(zhǎng)方形金屬殼體，柜體內(nèi)裝有主電路板和控制電路板，儀表面板位于柜體的上部。為了便于搬裝和運(yùn)輸，本實(shí)用新型的柜體為一由上中下三部分組成的分體式組合結(jié)構(gòu)，上柜體為儀表面板柜，在面板上除裝有電壓表、電流表、溫度記錄儀、指示燈和調(diào)節(jié)旋扭外，還裝有一個(gè)用以處理被控信號(hào)的智能調(diào)節(jié)儀表SR－24，和一個(gè)用于手動(dòng)控制和手動(dòng)開關(guān)或滑動(dòng)電位器。中柜體內(nèi)裝有觸發(fā)控制電路板，下柜體內(nèi)裝有晶閘管主電路。主電路為一由空氣開關(guān)(HZ)，快速熔斷器(FFU)，和三組反并聯(lián)的晶閘管組成的三相三線交流調(diào)壓電路。為了減少諧波干擾，在主電路中設(shè)計(jì)了一個(gè)R－L－C諧波吸收電路，以吸收在調(diào)壓過程中由于晶閘管導(dǎo)通角變化所產(chǎn)生的高次諧波干擾。為了降低電耗，減少噪音和供電的安全，本實(shí)用新型發(fā)熱器件－－大功率晶閘管采用了油冷方式，即晶閘管是安放在一個(gè)裝有變壓器油的油箱內(nèi)，油箱置于下柜體內(nèi)。
觸發(fā)控制電路是根據(jù)反應(yīng)被控負(fù)載變化的智能調(diào)節(jié)儀表輸出電壓的大小，輸出一個(gè)給定的觸發(fā)脈沖控制晶閘管的導(dǎo)通角，改變主電路輸出電壓的波形，從而改變負(fù)載的工作電壓，達(dá)到調(diào)控負(fù)載的目的。為了可靠的觸發(fā)工作，本實(shí)用新型的觸發(fā)控制電路是通過發(fā)出由一序列脈沖串構(gòu)成的寬脈沖來控制晶閘管工作的。具體觸發(fā)控制電路由觸發(fā)電路、信號(hào)處理電路、手動(dòng)控制電路和保護(hù)電路組成。觸發(fā)電路接在主電路晶閘管的控制極G上，用來產(chǎn)生受控移相序列觸發(fā)脈沖，觸發(fā)序列脈沖寬度為(π－α)，α為觸發(fā)角，觸發(fā)角和導(dǎo)通角Q隨控制電壓的變化而變化，根據(jù)負(fù)載的變化改變觸發(fā)角，導(dǎo)通角，即可改變負(fù)載的供電電壓。達(dá)到調(diào)節(jié)負(fù)載的目的。
本實(shí)用新型中的觸發(fā)電路為一個(gè)以內(nèi)部包含有直流電源，過零檢測(cè)、鋸齒波發(fā)生、電壓比較和輸出放大在內(nèi)的專用觸發(fā)集成片GYO3為核心的觸發(fā)器，觸發(fā)器的同步信號(hào)取自主電路的三相交流電源，可產(chǎn)生一個(gè)8V和2V的鋸齒波電壓，與外部輸入的8V～2V的控制電壓比較整形后輸出一個(gè)20KHz的脈沖序列。當(dāng)外部控制電壓在8V～2V之間變化時(shí)，輸出的觸發(fā)脈沖序列寬度在0°～175°之間變化，相應(yīng)的主電路晶閘管的輸出電壓在0～215V之間變化。
信號(hào)處理電路為一實(shí)現(xiàn)外部控制信號(hào)(智能調(diào)節(jié)儀表輸出信號(hào))與觸發(fā)器匹配工作的接口電路。為了使反映負(fù)載參數(shù)變化的智能調(diào)節(jié)儀表輸出的控制電壓滿足GYO3觸發(fā)器比較電壓的需要，設(shè)置了由運(yùn)算放大器構(gòu)成的信號(hào)處理電路，輸出一個(gè)8V～2V的比較控制電壓。信號(hào)處理電路的輸入端連接在智能調(diào)節(jié)儀表上，輸出端接在觸發(fā)電路上。
手動(dòng)控制電路是為了在負(fù)載啟動(dòng)時(shí)，保證控制裝置正常工作而設(shè)置的。啟動(dòng)時(shí)，由于智能調(diào)節(jié)儀表的設(shè)定值與負(fù)載的實(shí)際值相差甚遠(yuǎn)，使調(diào)節(jié)儀表處于高電位輸出狀態(tài)，這時(shí)若直接使用自動(dòng)控制電路則會(huì)導(dǎo)致觸發(fā)電路的觸發(fā)角趨于零，主電路晶閘管全導(dǎo)通全電壓輸出，對(duì)感性負(fù)載將會(huì)導(dǎo)致涌流的出現(xiàn)，這對(duì)變壓器和晶閘管顯然是不利的，為此設(shè)置手動(dòng)控制電路，在啟動(dòng)時(shí)用一個(gè)低電位的外部電壓去控制觸發(fā)器達(dá)到增大觸發(fā)角，減小導(dǎo)通角的目的。本實(shí)用新型中的手動(dòng)控制可以用一個(gè)手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，也可以用電位器和兩只鉗位二極管來實(shí)現(xiàn)。
為了保證感性負(fù)載下控制裝置的正常工作，本實(shí)用新型在觸發(fā)控制電路中還設(shè)置了一個(gè)聯(lián)鎖控制電路。晶閘管交流調(diào)壓在感性負(fù)載下，當(dāng)觸發(fā)角小于負(fù)載功率因素角時(shí)，由于電流的滯后使導(dǎo)通角的變化將導(dǎo)致不對(duì)稱觸發(fā)和不對(duì)稱導(dǎo)通，變壓器飽和、出現(xiàn)涌流、燒壞管子。為此設(shè)置了聯(lián)鎖電路，使得觸發(fā)角大于功率因素角。聯(lián)鎖電路的工作是通過設(shè)在晶閘管兩端的一個(gè)取樣變壓器將晶閘管的電壓信號(hào)經(jīng)處理后送入GYO3觸發(fā)器的鎖閉腳，來達(dá)到對(duì)觸發(fā)信號(hào)的“封鎖”“發(fā)出”控制來實(shí)現(xiàn)的。
本實(shí)用新型由于在觸發(fā)控制電路中采用了集成度高，功能強(qiáng)的專用晶閘管觸發(fā)器和設(shè)置了聯(lián)鎖控制電路，在結(jié)構(gòu)上采用了分體組合式柜體結(jié)構(gòu)和大功率器件的油冷結(jié)構(gòu)，使得控制裝置可對(duì)感性負(fù)載實(shí)現(xiàn)平滑、連續(xù)、穩(wěn)定的調(diào)節(jié)，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗電少、安全可靠、運(yùn)送方便等優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型的具體實(shí)施例由以下的附圖給出

圖1為本實(shí)用新型柜體結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)用新型油箱的結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實(shí)用新型的電路連接框圖圖4為本實(shí)用新型的主電路原理圖(單相的)圖5為本實(shí)用新型的諧波吸收電路原理圖圖6為本實(shí)用新型的觸發(fā)電路原理圖(單相的)圖7為本實(shí)用新型的信號(hào)處理電路的原理圖(單相的)圖8為本實(shí)用新型聯(lián)鎖電路的原理圖(單相的)圖9為本實(shí)用新型電流反饋電路原理圖(單相的)圖10為本實(shí)用新型相序保護(hù)電路原理圖(單相的)
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。
如圖1、2控制裝置的柜體為一由上柜體(4)、中柜體(2)和下柜體(1)組成的分體組合結(jié)構(gòu)，在上柜體儀表面板上裝有電壓表(7)，電流表(5)，溫度記錄儀(6)，智能調(diào)節(jié)儀表(8)，信號(hào)指示燈(9)，調(diào)節(jié)旋扭(10)，及手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器(11)(或手動(dòng)開關(guān))，智能調(diào)節(jié)儀表為具有自整定功能的SR24，中柜體(2)內(nèi)裝有包括觸發(fā)電路、信號(hào)處理電路、聯(lián)鎖電路、電流反饋電路和相序保護(hù)電路在內(nèi)的控制電路板，下柜體(1)內(nèi)裝有晶閘管主電路，大功率晶閘管KP是裝在位于下柜體內(nèi)的一個(gè)油箱(12)內(nèi)。油箱有左、中、右三個(gè)，通過油管(13)連接成一個(gè)整體，油箱內(nèi)盛有變壓器油，在每個(gè)油箱(12)內(nèi)放有一組反并聯(lián)晶閘管，在油箱的外部設(shè)有散熱片(14)或散熱管。如圖3，晶閘管主電路通過調(diào)節(jié)三相變壓器原邊的電壓來改變負(fù)載的供電電壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的控制。晶閘管的工作狀態(tài)(導(dǎo)通或斷開)受觸發(fā)電路的控制，觸發(fā)電路是在一個(gè)外部負(fù)載信號(hào)的比較控制下輸出脈沖序列觸發(fā)信號(hào)去控制晶閘管的導(dǎo)通的。負(fù)載信號(hào)是通過一個(gè)傳感器和一個(gè)智能調(diào)節(jié)儀表SR24處理后加到觸發(fā)電路上的。觸發(fā)電路在同步相序信號(hào)、聯(lián)鎖信號(hào)和電流反饋信號(hào)的監(jiān)控下工作并受一個(gè)手動(dòng)調(diào)節(jié)的控制。
如圖4、5主電路是由空氣開關(guān)(HZ)快速熔斷器(FFU)和三組反并聯(lián)單向晶閘管(KP)組成。改變晶閘管導(dǎo)通角的大小即改變了主電路的輸出電壓波形，從而改變了輸出電壓的大小。每只晶閘管的導(dǎo)通角在0－175之間。在主電路輸出端上接有三組由R、L、C構(gòu)成的諧波吸收電路，每組R、L、C諧波吸收電路是跨接在相鄰的兩相上。
如圖6所示，觸發(fā)電路(15)采用了上海電器科研所現(xiàn)有的專用集成觸發(fā)器GYO3作為電路的核心。GYO3觸發(fā)器的1腳為同步信號(hào)輸入端，接三相交流電源，經(jīng)內(nèi)部的過零檢測(cè)和鋸齒波發(fā)生電路處理，由2腳輸出8V電壓和2V的10HZ鋸齒波電壓到內(nèi)部電壓比較器的輸入端6腳上，比較器另一輸入端5腳上接有由信號(hào)處理電路輸入的8V～2V的控制比較電壓，經(jīng)內(nèi)部的脈沖調(diào)制。整形放大處理由10腳輸出20KHZ的觸發(fā)脈沖序列經(jīng)下一級(jí)帶脈沖變壓器隔離的晶體管放大電路(16)放大后送至晶閘管的控制極G。
如圖7，信號(hào)處理電路為一由運(yùn)放器IC1－1、IC1－2組成的接口電路，其輸入端接在智能調(diào)節(jié)儀表SR24的輸出端(m、n)上，輸出端在觸發(fā)器GYO3的5腳上，作為觸發(fā)器的外部控制電壓。在信號(hào)處理電路中還設(shè)置有一手動(dòng)控制電路，手動(dòng)電路由電位器W1－1、分壓電阻R1－10、R1－11和兩只鉗位二極管D1－1、D1－2組成，設(shè)置在兩級(jí)運(yùn)放之間，電位器W1－1的滑動(dòng)頭設(shè)在柜體的儀表面板上。
如圖8，聯(lián)鎖電路由取樣變壓器B3和降壓整形電路組成，取樣變壓器接在主電路晶閘管的兩端，從次級(jí)取得反映晶閘管導(dǎo)通狀態(tài)的電壓信號(hào)，經(jīng)設(shè)在觸發(fā)電路中的由電阻R3－20、R3－21、R3－6和穩(wěn)壓管D3－4組成的降壓整形電路處理后送到觸發(fā)器GYO3的封鎖端3腳上。當(dāng)晶閘管兩端電壓U＝0，即晶閘管導(dǎo)通時(shí)，GYO3封鎖觸發(fā)脈沖，當(dāng)晶閘管兩端電壓U＞0時(shí)，解鎖觸發(fā)脈沖。通過聯(lián)鎖控制，實(shí)現(xiàn)了在整個(gè)控制過程中觸發(fā)角α不小于功率因素角 ，保證了控制裝置正常可靠的工作。
為穩(wěn)定負(fù)載電流，特設(shè)置了一個(gè)電流反饋電路。如圖9，電流互感器檢測(cè)到的主回路電流信號(hào)，經(jīng)全波整流、濾波、分壓送到由運(yùn)放IG1－3組成的電壓比較放大器的3腳，與2腳上的設(shè)定電壓進(jìn)行比較放大后輸出大于2V的反饋電壓U反送入信號(hào)處理電路中，經(jīng)由IG1－2組成的阻抗變換電路處理后，作為GYO3觸發(fā)器比較控制電壓的反饋分量使用。
為保證主電路相序與觸發(fā)電路同步，本實(shí)用新型還設(shè)置了相序保護(hù)電路。如圖10，三相交流電源經(jīng)電阻、穩(wěn)壓管限流整形后，依次將UA和UB加到雙D觸發(fā)器的時(shí)鐘端3腳和11腳上，C相電壓VC經(jīng)微分加到復(fù)位端10腳上，在13腳上輸出有方波脈沖，當(dāng)相序正確時(shí)，方波經(jīng)RC低通濾波后使晶體管T2－2導(dǎo)通輸出低電平，當(dāng)錯(cuò)相或斷相后，13腳輸出低電平方波，T2－2截止輸出高電平，高電平經(jīng)開關(guān)二極管送至T2－1的基極使繼電器J吸合，進(jìn)而關(guān)閉GYO3觸發(fā)脈沖并報(bào)警。
根據(jù)本實(shí)施例制做的晶閘管交流感性負(fù)載控制裝置，具有無(wú)噪音、無(wú)火花、調(diào)壓平穩(wěn)、控制精度高、沖擊電流小、耗電少等特點(diǎn)，特別適用于鹽浴爐等帶變壓器的感性負(fù)載作用。
權(quán)利要求1.一種由柜體、晶閘管主電路、控制電路和儀表面板組成的晶閘管交流感性負(fù)載控制裝置，主電路和控制電路裝在柜體內(nèi)，儀表面板(3)位于柜體的上部，上面裝有電壓表(7)、電流表(5)、溫度記錄儀(6)、指示燈(9)和調(diào)節(jié)旋扭(10)，主電路由空氣開關(guān)(HZ)、快速熔斷器(FFU)和三組反并聯(lián)的晶閘管組成，控制電路由觸發(fā)電路、信號(hào)處理電路、手動(dòng)電路和保護(hù)電路組成，其特征在于A、柜體為一由上、中、下三部組成的分體組合式結(jié)構(gòu)，上柜體(4)為儀表面板柜，中柜體(2)內(nèi)裝有控制電路，下柜體(1)內(nèi)裝有晶閘管主電路，晶閘管是裝在一個(gè)油箱(12)內(nèi)，油箱置于下柜體內(nèi)；B、在儀表面板(3)上還裝有一個(gè)調(diào)節(jié)儀表(8)，調(diào)節(jié)儀表(8)為一具有自整定功能的智能調(diào)節(jié)儀表SR24；C、在晶閘管主電路的輸出端上接有三組R-L-C諧波吸收電路，每組諧波吸收電路是跨接在相鄰的兩相上；D、觸發(fā)電路為一以專用觸發(fā)集成片GY03為核心的觸發(fā)電路(15)其中觸發(fā)器的1腳為同步信號(hào)輸入端，接在三相交流電源上，經(jīng)內(nèi)部電路處理后，由2腳輸出8V和2V的100Hz鋸齒波電壓到內(nèi)部電壓比較器的一個(gè)輸入端6腳，比較器的另一輸入端5腳上接有由信號(hào)處理電路輸入的8V～2V的控制比較電壓，經(jīng)內(nèi)部脈沖調(diào)制，整形放大處理后由10腳輸出20KHz的觸發(fā)脈沖序列，經(jīng)下一級(jí)的晶體放大電路(16)放大隔離后送至主電路晶閘管的控制極G上；E、信號(hào)處理電路為一由運(yùn)放器IC1-1、IC1-2組成的接口電路，其輸入端是接在智能調(diào)節(jié)儀表SR24的輸出端子(m、n)上，輸出端是接在觸發(fā)器GY03的5腳上；F、手動(dòng)電路(17)設(shè)計(jì)在信號(hào)處理電路中，由電位器W1-1、分壓電阻R1-10、R1-11和兩只鉗位二極管D1-1、D1-2組成，接在兩級(jí)運(yùn)放器IC1-1、IC1-2之間，電位器W1-1的滑動(dòng)頭(11)設(shè)在柜體的儀表成板上；G、在控制電路中還設(shè)置有一個(gè)聯(lián)鎖電路，聯(lián)鎖電路由取樣變壓器B3和降壓整形電路組成，取樣變壓器接在主電路晶閘管的兩端，降壓整形電路設(shè)計(jì)在觸發(fā)電路中，由電阻R3-20、R3-21、R3-6和穩(wěn)壓管D3-4組成，取樣變壓器的輸出電壓經(jīng)降壓整形后接在觸發(fā)器Gr03的封鎖腳3腳上。
2.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于油箱(12)有左中右三個(gè)，通過油管(13)連接在一起，在每個(gè)油箱內(nèi)放有一組反并聯(lián)晶閘管，在油箱的外部設(shè)有散熱片(14)或散熱管。
專利摘要本實(shí)用新型給出了一種電器負(fù)載的控制裝置——晶閘管交流感性負(fù)載控制裝置。該控制裝置由柜體、主電路、觸發(fā)控制電路和儀表面板組成，柜體為一由上中下三部分組成的分體組合式結(jié)構(gòu)，儀表面板上配置了智能調(diào)節(jié)儀表。主電路由三組反并聯(lián)晶閘管組成了三相三線調(diào)壓電路，觸發(fā)控制電路采用了專用集成觸發(fā)器GY03和設(shè)置了聯(lián)鎖電路，保證了控制裝置的可靠觸發(fā)和正常工作。本控制裝置調(diào)壓平穩(wěn)、控制精度高，特別適用于鹽浴爐等感性負(fù)載使用。
文檔編號(hào)H02H7/122GK2206516SQ9420950
公開日1995年8月30日 申請(qǐng)日期1994年5月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月4日
發(fā)明者王玉, 王貴勇 申請(qǐng)人:宣化區(qū)清遠(yuǎn)電器廠