西安西普電力電子有限公司
中 頻 電 源
使用說(shuō)明書
感謝您選用西安西普電力電子有限公司生產(chǎn)的KGPF(S)系列中頻電源。為了更好地使用和維護(hù)本裝置，
請(qǐng)?jiān)谑褂们白屑?xì)閱讀本說(shuō)明書。
一.概述
KGPF 系列晶閘管中頻電源是我公司最新開發(fā)研制的新一代數(shù)字化中頻電源,與其它類型的中頻電
源相比較，其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1．由于控制電路采用數(shù)字化結(jié)構(gòu)，具有相序自適應(yīng)功能，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的同步，使得電源的三相交
流輸入可不區(qū)分相序。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制電路的外圍器件及連線大大減少，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性也有較大
提高。
2．逆變電路采用掃頻式零壓?jiǎn)?dòng)方式，并設(shè)有自動(dòng)重復(fù)啟動(dòng)電路，只要負(fù)載的品質(zhì)因數(shù) Q≥2.5，啟動(dòng)成
功率便可達(dá)到100%，無(wú)需任何附加的啟動(dòng)電路。信號(hào)取樣只需中頻電壓信號(hào)，省去了中頻電流互感器，
因此，電源與負(fù)載回路的連接無(wú)需區(qū)分極性。
3．電源具有完善的保護(hù)功能，主電路與控制電路的合閘、分閘次序以及使用人員的誤操作等，均不會(huì)對(duì)
系統(tǒng)產(chǎn)生任何不良影響。具體功能有：缺相、過(guò)電壓、過(guò)電流、水壓低、控制電源欠壓等，在故障時(shí)
發(fā)出鈴聲來(lái)通知操作人員。
4．電源對(duì)各種負(fù)載適用性強(qiáng)，使用范圍廣（頻率范圍 400Hz～8KHz，功率范圍 25KW～750KW），可用于金
屬熔煉、透熱、釬焊、晶體生長(zhǎng)、各種稀有金屬加熱等等。
二．使用條件
1．海拔不超過(guò)2000米。
2．環(huán)境溫度-5℃～+35℃。
3．相對(duì)濕度不超過(guò)90%（25℃時(shí)）。
4．沒(méi)有導(dǎo)電和易燃、易爆塵埃，沒(méi)有腐蝕金屬和損壞絕緣氣體的場(chǎng)合。
5．無(wú)劇烈振動(dòng)和沖擊的室內(nèi)。
6．電網(wǎng)電壓波動(dòng)不大于±10%。
三．技術(shù)參數(shù)
參數(shù)
輸入電壓 輸入電流 中頻電壓 中頻功率 穩(wěn)壓精度
型號(hào)
KGPF-25 3φ-380V 40A 300V 25KW 0.5%
KGPF-35 3φ-380V 56A 300V 35KW 0.5%
KGPF-50 3φ-380V 80A 450V 50KW 0.5%
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四．系統(tǒng)原理圖
參見附圖
五．外形尺寸
800（寬）×800（厚）×1800（高）
六．原理及調(diào)試步驟
1．控制電路原理
整個(gè)控制電路除逆變末級(jí)觸發(fā)單元外，做成一塊印刷電路板結(jié)構(gòu)。功能上包括電源、整流觸發(fā)、
調(diào)節(jié)器、逆變、啟動(dòng)演算等，除調(diào)節(jié)器為模擬運(yùn)算電路外，其余均為數(shù)字電路。
組成該控制板的核心集成電路為IC8，型號(hào)為ASIC-1，它是一塊經(jīng)編程處理的專用數(shù)字集成電路，
有 3 路時(shí)鐘輸入口，31 路輸入/輸出口，內(nèi)部功能包括整流移相觸發(fā)、相序自適應(yīng)、逆變觸發(fā)、逆變
引前角鎖定、逆變重復(fù)起動(dòng)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、缺相保護(hù)、水壓低保護(hù)、控制板欠壓保護(hù)，另外
還有三個(gè)0.2秒鐘的定時(shí)器。
1.1 整流觸發(fā)工作原理
這部分電路包括三相同步、相序自適應(yīng)、壓控時(shí)鐘、數(shù)字觸發(fā)、末級(jí)驅(qū)動(dòng)等電路。三相同步信號(hào)
直接由晶閘管的門極引線K4、K6、K2從主回路的三相進(jìn)線上取得，由R1、C1、R3、C2、R5、C3進(jìn)行
濾波及移相，再經(jīng)6只光電耦合器進(jìn)行電位隔離，獲得6個(gè)相位互差60度、占空比略小于50%的矩形
波同步信號(hào)（低電平有效），輸入到IC8的5P～10P。
在IC8的內(nèi)部有相序自適應(yīng)電路，確保了中頻電源的三相交流輸入可以不分相序。
IC6A 及其周圍電路構(gòu)成壓控時(shí)鐘，其輸出信號(hào)的周期隨調(diào)節(jié)器的輸出電壓 VK 而線性變化。這里
W7微調(diào)電位器是最低輸出頻率調(diào)節(jié)（相當(dāng)于模擬電路鋸齒波幅值調(diào)節(jié)），可以調(diào)節(jié)整流橋的最大α角。
壓控時(shí)鐘信號(hào)輸入到IC8的11P，作為數(shù)字觸發(fā)的時(shí)鐘CL0K0。
數(shù)字觸發(fā)的特征是用計(jì)（時(shí)鐘脈沖）數(shù)的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)移相，6路移相觸發(fā)脈沖均由IC8產(chǎn)生。IC2A、
IC2B及其周圍電路組成定輸出脈寬電路。6路移相觸發(fā)脈沖經(jīng)IC7晶體管陣列放大后，驅(qū)動(dòng)脈沖變壓
器輸出。值得一提的是，脈沖變壓器采用的是反激工作方式。
1.2 調(diào)節(jié)器工作原理
調(diào)節(jié)器部分共設(shè)有四個(gè)調(diào)節(jié)器：中頻電壓調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、阻抗調(diào)節(jié)器、逆變角調(diào)節(jié)器。
其中電壓調(diào)節(jié)器（IC3B）、電流調(diào)節(jié)器（IC3D），組成常規(guī)的電流、電壓雙閉環(huán)系統(tǒng)，在啟動(dòng)和運(yùn)
行的整個(gè)階段，電流環(huán)始終參與工作，而電壓環(huán)僅工作于運(yùn)行階段；另一阻抗調(diào)節(jié)器（IC3A），從輸入
上看，它與電流調(diào)節(jié)器的輸入完全是并聯(lián)的關(guān)系，區(qū)別僅在于阻抗調(diào)節(jié)器的負(fù)輸入較電流調(diào)節(jié)器的略
大，再者就是電流調(diào)節(jié)器的輸出控制的是整流橋的輸出直流電壓，而阻抗調(diào)節(jié)器的輸出控制的是中頻
電壓與直流電壓的比例關(guān)系，即逆變功率因數(shù)角。
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調(diào)節(jié)器電路的工作過(guò)程可以分為兩種情況：一種是在直流電壓沒(méi)有達(dá)到最大值的時(shí)候，由于阻抗
調(diào)節(jié)器的負(fù)輸入略大，阻抗調(diào)節(jié)器便工作于限幅狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的為最小逆變?chǔ)冉?，此時(shí)可以認(rèn)為阻抗調(diào)
節(jié)器不起作用，系統(tǒng)完全是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電壓、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)；另一種情況是直流電壓已經(jīng)達(dá)到最大
值，電流調(diào)節(jié)器開始限幅，不再起作用，電壓調(diào)節(jié)器的輸出增加，而反饋電流卻不變化，對(duì)阻抗調(diào)節(jié)
器來(lái)說(shuō)，當(dāng)反饋電流信號(hào)比給定電流略小時(shí)，阻抗調(diào)節(jié)器便退出限幅，開始工作，調(diào)節(jié)逆變角調(diào)節(jié)器
的θ角給定值，使輸出的中頻電壓增加，直流電流也隨之增加，達(dá)到新的平衡。此時(shí)，就只有電壓調(diào)
節(jié)器與阻抗調(diào)節(jié)器工作。若負(fù)載等效電阻R 繼續(xù)增大。逆變?chǔ)冉且嘞鄳?yīng)增大θ直至最大逆變?chǔ)冉恰?br/>H
逆變角調(diào)節(jié)器（IC4C）用于使逆變橋能在某一θ角下穩(wěn)定的工作。
中頻電壓互感器過(guò)來(lái)的中頻電壓信號(hào)由CON2-1和CON2-2輸入后，分別兩路，一路送到逆變部分，
另一路經(jīng) D14-D17 整流后，又分為三路，一路送到電壓調(diào)節(jié)器；另一路送到過(guò)電壓保護(hù)；一路用于電
壓閉環(huán)自動(dòng)投入。
電壓PI調(diào)節(jié)器由IC3B組成，其輸出信號(hào)由DW1及Q1進(jìn)行鉗位限幅。IC4B和IC5C組成電壓閉環(huán)
自動(dòng)投入電路。由IC3D構(gòu)成電流PI調(diào)節(jié)器，然后由IC4A隔離，控制觸發(fā)電路的壓控時(shí)鐘。
由主回路交流互感器取得的電流信號(hào)，先在外部轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，從 CON2-3、CON2-4、CON-5 輸
入，經(jīng)二極管D18～D23整流后，再分為三路。一路作為過(guò)流保護(hù)信號(hào)。另一路作為電流調(diào)節(jié)器的反饋
信號(hào)，還有一路作為阻抗調(diào)節(jié)器的反饋信號(hào)。
IC3A構(gòu)成阻抗調(diào)節(jié)器，它與電流調(diào)節(jié)器是并列的關(guān)系，用于控制逆變橋的引前角。其作用可間接
地使中頻電源達(dá)到恒功率輸出，或者可提高整流橋的運(yùn)行功率因數(shù)。微動(dòng)開關(guān)DIP-2可關(guān)掉此調(diào)節(jié)器。
IC4C構(gòu)成逆變角調(diào)節(jié)器，然后由IC4D反相輸出。
1.3 逆變部分工作原理
本電路逆變觸發(fā)部分,采用的是掃頻式零壓軟起動(dòng)，只需取一路中頻電壓反饋信號(hào)，無(wú)需槽路中頻
電容器上的電流信號(hào)，其本質(zhì)上相當(dāng)于它激轉(zhuǎn)自激電路，屬于平均值反饋電路。由于主回路上無(wú)需附
加任何起動(dòng)電路，不需要預(yù)充磁或預(yù)充電的起動(dòng)過(guò)程，因此，主回路得以簡(jiǎn)化，調(diào)試過(guò)程簡(jiǎn)單。
起動(dòng)過(guò)程大致是這樣的，在逆變電路起動(dòng)前，先以一個(gè)高于槽路諧振頻率的它激信號(hào)去觸發(fā)逆變晶
閘管，當(dāng)電路檢測(cè)到主回路開始有直流電流時(shí)，便控制它激信號(hào)的頻率從高向低掃描，同時(shí)繼續(xù)加大
主回路的直流電流，當(dāng)它激信號(hào)頻率下降到接近槽路諧振頻率時(shí)，中頻電壓便建立起來(lái)，并反饋到自
動(dòng)調(diào)頻電路。自動(dòng)調(diào)頻電路一旦投入工作，便停止它激信號(hào)的頻率往低掃描動(dòng)作，轉(zhuǎn)由自動(dòng)調(diào)頻電路
控制逆變引前角。使設(shè)備進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。
若一次起動(dòng)不成功，即自動(dòng)調(diào)頻電路沒(méi)有抓住中頻電壓反饋信號(hào)，此時(shí)，它激信號(hào)便會(huì)一直掃描
到最低頻率，重復(fù)起動(dòng)電路一旦檢測(cè)到它激信號(hào)進(jìn)入到最低頻段，便進(jìn)行一次再起動(dòng)，把它激信號(hào)再
推到最高頻率，重新掃描一次，直至起動(dòng)成功。重復(fù)起動(dòng)的周期約為0.5秒鐘。
由 CON2-1 和 CON2-2 輸入的中頻電壓信號(hào)，經(jīng) IC2D 轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)，輸入到 IC8 的 30 腳。由
IC8的15P、16P輸出的逆變觸發(fā)信號(hào)，經(jīng)IC9A和IC9B隔離放大后，驅(qū)動(dòng)逆變觸發(fā)MOS晶體管Q10、

當(dāng)然可以。中頻電源是一種利用電磁感應(yīng)原理，在特定頻率范圍內(nèi)（通常指幾百到幾千赫茲）將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或熱能的電力設(shè)備，廣泛應(yīng)用于金屬加熱、熔煉、焊接、表面處理等領(lǐng)域。 以下是關(guān)于中頻電源的基本使用說(shuō)明： 1. **開箱檢查**：確保所有配件完整，包括電源線、控制柜、感應(yīng)器、冷卻系統(tǒng)等，并確認(rèn)銘牌上的參數(shù)與實(shí)際需求相符。 2. **安裝位置**：選擇通風(fēng)良好、無(wú)易燃物和腐蝕性氣體的地方，保持電源周圍有足夠的空間以便散熱和操作。 3. **接線連接**：按照接線圖正確連接電源線、接地線以及負(fù)載設(shè)備的輸入線，務(wù)必確保電氣接觸良好且符合安全規(guī)范。 4. **設(shè)置參數(shù)**：通過(guò)控制柜內(nèi)的觸摸屏或?qū)嶓w按鍵設(shè)置工作頻率、輸出電壓、電流及功率等參數(shù)，依據(jù)具體工件材料、形狀和工藝要求進(jìn)行調(diào)整。 5. **啟動(dòng)運(yùn)行**：按下電源啟動(dòng)按鈕，先預(yù)熱一段時(shí)間（一般幾分鐘至半小時(shí)），觀察各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)是否穩(wěn)定在設(shè)定值，如有異常應(yīng)及時(shí)停機(jī)檢查。 6. **操作過(guò)程**：在運(yùn)行過(guò)程中注意監(jiān)控顯示屏顯示的各項(xiàng)參數(shù)變化，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整頻率或功率以保證加工效果。同時(shí)，應(yīng)避免頻繁啟停，以免影響設(shè)備壽命。 7. **安全注意事項(xiàng)**：操作人員需佩戴防護(hù)裝備，如防電弧服、護(hù)目鏡等；非專業(yè)人員不得隨意觸碰裸露導(dǎo)體，以防電擊事故；定期清理設(shè)備和周圍環(huán)境，防止積塵引發(fā)火災(zāi)。 8. **維護(hù)保養(yǎng)**：定期對(duì)中頻電源進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，如清潔設(shè)備、檢查冷卻系統(tǒng)的效能、緊固松動(dòng)部件、更換磨損零件等，以延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。 9. **關(guān)閉電源**：完成工作后，先降低輸出功率并等待設(shè)備完全停止運(yùn)行后再切斷電源，最后斷開所有相關(guān)連接線。 以上內(nèi)容僅為基本的中頻電源使用說(shuō)明，實(shí)際應(yīng)用中還可能需要參考具體的設(shè)備說(shuō)明書和工藝指導(dǎo)。