KGPS系列中频感应加热电源使用说明书

1、KGPS系列晶闸管变频装置使用说明书西安动化感谢贵公司使用西安动化实业有限公司生产的 KGP源列中频感应机电一体加热电源， 为了更好地使用、维护此电源，请在使用前仔细阅读本说明书。一. 型号含义：晶闸管变频装置，是将三相工频交流电能转变为单相中频电能的静止变频装置。本装置采用并联逆变电路，因此负载适应能力较强，可以作为淬火、透热、熔炼以及其它感应加热 设备的供电电源。标称频率额定功率晶闸管水冷变频装置二. 使用条件：1. 海拔高度不超过1000米环境温度不超过+5C+35C2. 电源电压波动不大丁土 10%，波形畸变小丁 5%。3. 环境无易燃、易爆粉尘、无腐蚀性气体，无强烈振动。4. 安装丁

2、通风良好、无剧烈振动和冲击的工作场地；安放电源柜时垂直倾斜度不超过5度。5. 装置工作水压0.20.3MPa；进水温度不高丁 +5C30C ；水质PH大丁等丁 6小丁等丁 9;装置不可在凝露情况下使用三. 技术数据：功率参数(Kvy1250输入电压(V)三相(两组)660V+既/-10 %50Hz输入电流(A)700最大输出电压(V)1250最大输出电流(A)1250输出频率（KHz）0.5工作制额定连续冷却水压0.20.3MPa四. 安装维护：1、设备拆箱后，首先检查各电器元件在运输过程中是否有损坏，所有紧固零件是否 有松动或脱落，如果有上诉情况发生应及时修复和紧固。2、设备应安装在通风良好

3、，不受雨水侵袭的室内，机体与墙壁应保持一定的距离， 以便机体前后左右门能正常开启。3、进出水路由用户连接，进出水各用两路，进水口管径为1.5英寸；出水口管径为2 英寸。4、用户选择操作方便的位置安装与外操纵台，机体与外操纵台气缸之间均对号连接。5、 用户应自备气源，管路各压力6kg/cm2;连接至推料气缸。6、 冷却水质应比较纯净；电阻率不小丁 2.5k Q .CM（在温度25C左右测量）；PH值在 69之间。7、本装置应每月检查一次，活除机内尘埃，如发现损蚀、松动等现象应予修复后再 使用。8、 若本装置需停用一段时间，则应活除冷却水路中的积水，并加强通风干燥，以免 装置受潮引起元件损坏。9、

4、熔断器熔断后应换上同型号的熔断器。五、电路原理：1、主电路原理：本系列中频电源装置是采用晶闸管元件， 将三相工频交流电整流为直流，经电抗器平波 后，成为一个包定的直流电流源，再经单相逆变桥，把直流电流逆变成一定频率的单相中频 电流。负载是由感应线圈和补偿电容器组成的。联接成并联谐振电路。详细原理图见主电路图HG250。三相工频交流电（380v、三相四线制）送至本装置隔离开关的三个进线端，自 动空气开关ZK作为主回路的电源开关。电流检测采用电流互感器，该电流信号被电流互感 器及5/0.1A电流变换器二次转换后送到控制电路板KSRL.SCH作为电流闭环信号和过电 流保护信号，快速熔断器作为控制电路

5、失控时的短路保护。为了减少开关操作过电压及由 SCFK相时产生的“毛刺”，在进线处设置了阻容滤波电路及压敏过电压吸收电路。本装置采用三相桥式全控整流电路，可以获得较为平滑的电流波形，并且通过脉冲移相， 可实现拉逆变工作状态。三相全控桥式整流电路的工作原理从略。2、控制电路原理整个控制电路除逆变末极触发电路板外， 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、逆变部分、启动演算部分。详细电路见 KSRL.SCH空制电路原理 图。2.1整流触发工作原理这个部分电路包括三相同步、数字触发、末极驱动等电路。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

6、特征是用计（时钟脉冲）数的办法 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，而计算器的计数量是固定的（256）,计 数脉冲频率高，意味着计一定脉冲数所需的时间短， 也即延时时间短。a角减小反之a角增 大。计数器开始计数时刻同样受同步信号控制，在a = 0。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（1/50000） X256= 10.2 （mS,相当丁 180°电角度，该触发器的计数 活零脉冲在同步电压（线电压）

7、的 300处，这相当丁三相全控桥式整流电路的6= 300位置，从活零脉冲起，延时10.2mS产生的输出触发脉冲，接近丁三相桥式整流电路某一相晶 闸管a= 150°的位置。如果需要得到准确的a= 150°触发脉冲，可以略微调节一下电位器 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600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一一频率转换器，其输出频率随调节器送来的输入电压 VK 而变化。这里 W4微调电位器是最低输出频率调节（相

8、当丁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，获得六个 相位互差60度、占空比略小丁 50%的矩形波同步信号（如IC2C、IC2D）的输出。IC3, IC8, IC12（14536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，对电压一一频率转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控制了触发脉冲的延时。计数器输出的脉冲经隔离、微分后，变成窄脉冲，送

9、到后级的LM556,它既有同步分频功能，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。2.2调节器工作原理调节器部分共设有四个调节器：中频电压调节器、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，而电压环仅工作丁运行阶段；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，区别仅在丁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

10、压与直流电压的比例关系，即逆变功率因素角。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， 由丁阻抗调节器的反馈系数略大，阻抗调节器的给定小丁反馈，阻抗调节器便工作丁限幅状 态，对应的为最小逆变 0角。此时可以认为阻抗调节器不起作用， 系统完全是一个标准的 电压、电流双闭环系统；另一种情况是直流电压已达到最大值，电流调节器开始限幅，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，阻抗调节器便退出限幅，开始工作、调节逆变角调节器的0角给定值， 使输出的中频电压增加，直流电流也随之增加，达到新的平衡。此时，就只

11、有电压调节器和 阻抗调节器工作，R的继续增大，直至到最大逆变角0角。逆变角调节器使逆变桥能在某一 9角下稳定的工作。中频电压互感器过来的中频电压信号由 CON2-的CON2-2俞入后，分为两路，一路送到 逆变部分，另一路经 D7-D10整流后，乂分为三路，一路送到电压调节器；一路送到过电压 保护；一路用丁电压闭环自动投入。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开关用丁进行电压开环调试。内环采用了电流 PI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 CON

12、2-4 CON2-5输入，经二极管三相整流桥（D11D15）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一一频率转换器。IC17C构成阻抗调节器，它与电流调节器是并列的关系，用丁控制逆变桥的引前角。其 作用可间接地达到包定功率输出，或者可提高整流桥的输入功率因素。DIP- 1可关掉此调节器。IC19B构成逆变角调节器，其输出由IC19C为其钳位限幅。2.3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，由丁自动调频的需要，虽然逆变电 路采用的

13、是自励工作方式，控制信号也是取自负载端，但是主回路上无需附加起动电路，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。起动过程大致是这样的，在逆变电路起动前，先以一个高丁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。 自动调频电路一旦投入工作，便停止它激信号的频率扫描，转由自动调频电路控制逆变引前 角，使设备进入稳态运行。若一次起动不成功，即自动调频电路没有抓住中频电压反馈信号， 此时，它激信号便会一直扫描

14、到最低频率，重复起动电路一旦检测到它激信号进入最低频段， 便进行一次再起动，把它激信号再推到最高频率，重新扫描一次，直至起动成功重复起动的 周期约为0.5秒钟，完成一次起动到满功率运行的时间不超过 1秒钟。由CON2-1和CON2-2俞入的中频电压信号，经变压器隔离送到 ZPMK（中频启动模块）， ZPMK3脚、4脚输出的信号经微分后由IC18B和IC20B变成窄脉冲输出，驱动逆变末级 MOS 晶体管。IC20A构成频率电压转换器，用丁驱动频率表。W7用丁整定频率表的读数。IC18A构成过电压保护振荡器，当逆变桥发生过电压时，振荡器起振，使逆变桥的4只晶闸管均导 通。IC19D为启动失败检测器

15、，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。2.4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）；启动“过流”指示灯亮和驱动报警继电器。过电流触发器动作后，只有通过 复位或关机后再开机进行“上电复位”，方可再次运行。调节W2微调电位器可整定过流电平*。当三相交流输入缺相时，本控制板能对电源实现保护和指示。其原理是4#、6#、2#晶闸管的阴极（Q分别取A、B C三相电压信号（通过门极引线），经过光电耦合器的隔离 送到IC

16、14及IC16B进行检测和判别，一旦出现“缺相”故障时，除了封锁触发脉冲外，还 驱动“缺相”指示灯及报警继电器。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，设置一个三秒钟左右的定时器， 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。若由丁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VCCfe压低丁 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开关用丁关闭自动重复启

17、动电路。IC5B组成过电压截止触发器，封锁整流触发脉冲（或拉逆变）；驱动“过压”指示灯 亮和驱动报警继电器；通过 Q9使过压保护振荡器IC18A起振，过电压触发器动作后，也象 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保护电路，延时时间约8秒。复位开关信号由CON2-6 CON2-7俞入，短路为复位暂停。3. 调试3.1整流部分的调试调试前，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12KW勺电阻性负载。

18、电路板上的If微调电位器W2旗时针旋至最高端，（调试过程发生短路时，可以提供过流保护） 主控板上的DIP开关均拨在ONB置；用示波器做好测量整流桥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”电位器顺时针旋大，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，调节整流板上 W4地微调电位器，使直流电压波形全关闭， 移相角度约150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。把电路板上地Vf微调电位器W1顺时

19、针旋至最高 端，（调试过程发生逆变过压时，可以提供过压保护）。把面板上地“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知右，若电流地指示不为额定值地 25% 可调控制板上的 W2反馈微调电位器，使直流电流表达到额定值的 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，逆变器便起振，不出现直通现象，可调 节中频电压互感器的相位，即把中频电压互感 20V绕组的输出线对调一下，就不会起振了。3.2逆

20、变部分的调试3.2.1首先应校准频率表，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 而散调电位器，使频率表的读数与示波器测得的频率相一致。3.2.2起振逆变器，调节控制板上的 W6微调电位器，使其略高丁槽路的谐振频率。把 面板上的“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，控制板上的P-P指示灯会熄灭。可以把面板上的“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，可调节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

21、位置，此时加入重复起动功能，电压环也投入工作。3.2.3 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W瑚调电位器，使中频输出电压与直流电压的比为 1.2左右；再把DIP-1开关打再ON位置， 调节W瑚调电位器，使中频输出电压与直流电压的比为1.5左右，此项调试工作可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 出现互相牵扯的问题。3.2.4 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”电位器顺时针旋大，逆变桥工作。继续把面板上的

22、“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 中频电压达到额定值。在这项调试中，可见到阻抗调节器起作用的现象，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。3.3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。3.4过流保护控制电路上已经把过流保护电平固定在额定直流电流的 1.5倍上，当进行额定电流的整 定时过流保护就自动整定好了。若觉得1.5倍不适合，可改变控制板时的R43电阻

23、值，增大 R43,过流保护电平增高；反之减小。3.5额定电流整定在满负荷下调节控制板时的 W2反馈微调电位器，使直流电流表达到额定值。六.维护与保养晶闸管变频装置与中频发电机组比较，有省电、无噪声、调节方便等许多优点，但是， 由丁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、保养尤为重要。1. 经常活除电源柜内积尘，尤其是可控硅管芯外部，要用洒精擦除干净。运行中的变 频装置一般都有专用机房，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，

24、有较多腐蚀性气体，这些都会对装置 的元件起到破坏作用，降低装置的绝缘强度。在积尘较多时，往往会发生元件表面放电现象， 因此必须注意经常活洗工作，防止故障发生。2. 经常检查水管接头扎结是否牢固，活理冷却水管内壁水垢，在使用自来水、井水作 为装置的冷却水源时，更易积存水垢，影响冷去效果。在塑料水管老化产生裂纹时，应及时 更换。装置在夏天运行时采用自来水、井水冷却往往容易发生凝露现象。应该考虑使用循环 水系统，凝露严重时应该停止运行。3. 定时对装置进行检修，对装置各部螺栓、螺母、压接进行检查合紧固。接触器、继 电器的触头有松动或接触不良，均应及时修理更换，不要勉强使用，防止引起更大事故。定 期校

25、验装置的过流、过压等保护系统，防止保护失灵。4. 经常检查负载的接线是否良好，绝缘是否可靠，透热感应5. 圈内积存的氧化皮要及时活理；隔热炉衬有裂纹时，要及时更换；熔炼炉在更换新炉衬后，应注意检查绝缘。变频装置的负载都设在工作现场，故障比较高，而往往被人忽视, 因此，加强对负载的维护，防止故障波及变频电源是保证装置正常运行的重要一环。七.操作规程1. 中频电源开机操作程序：1.1开启水泵，检查各支路流水应畅通无阻。1.2合断路器开关，并将功率电位器旋至零位。1.3依次将“控制电源”开关般向“合”的位置，“控制电源指示”灯亮。中频启动开 关般向“启动”的位置，“中频指示”灯亮。1.4以上动作完成后，缓慢旋动功率电位器，观察直流电压和中频电压，当听到中频叫 声后，说明已经启动。继续旋动功率电位器调至所需的电压和功率， 装置进入正常运行状态。1.5选择适当的工件加热周期输入推料时间继电器，打开气源，打开推料运行开关，绿