本發(fā)明涉及一種用于中頻感應爐的可控硅檢測保護裝置及中頻感應爐。

背景技術：

隨著社會的發(fā)展與科技的進步，中頻感應熔煉爐的噸位已越來越大，單機容量也越來越大。國內(nèi)熔煉爐最大為60t，單機容量已達到35000kva。隨著單機容量的增大，作為感應熔煉爐電源系統(tǒng)中變流器件的半導體可控硅的容量也越來越大，價格也越來越高。同時，單機容量的增大使得大容量可控硅在使用時必須通過串并聯(lián)的方式再次增加變流橋的容量，這樣可控硅之間就存在均壓和均流的問題，由于不均壓和不均流的問題使得可控硅的使用處在比較危險的環(huán)境中，比較容易損壞。在兩串或四串的可控硅組件中，如果一只損壞，那么其他幾只可控硅由于均壓或均流的問題就很容易繼續(xù)損壞。

目前，中頻感應熔煉爐設備上對可控硅的檢測保護裝置無法做到好用及實用的地步，甚至一些中頻感應熔煉爐設備上根本沒有相應的檢測保護裝置，因此需要一種可控硅檢測保護裝置對每一只可控硅進行有效的檢測和保護，以免損壞的擴大。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是為了克服現(xiàn)有技術中中頻感應熔煉爐設備無法對每一只可控硅進行有效的檢測和保護，甚至一些中頻感應熔煉爐設備上根本沒有相應的檢測保護裝置的缺陷，提供一種用于中頻感應爐的可控硅檢測保護裝置及中頻感應爐。

本發(fā)明是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

一種用于中頻感應爐的可控硅檢測保護裝置，其特點在于，所述可控硅檢測保護裝置包括信號取樣與處理電路及聯(lián)鎖控制電路，所述信號取樣與處 理電路與所述聯(lián)鎖控制電路電連接；

所述信號取樣與處理電路用于獲取可控硅兩端的壓降信號并將所述壓降信號與預設電位信號進行比較，所述信號取樣與處理電路還用于根據(jù)比較結果發(fā)送保護信號至所述聯(lián)鎖控制電路，所述聯(lián)鎖控制電路用于根據(jù)所述保護信號輸出故障信號。

較佳地，所述信號取樣與處理電路包括信號取樣模塊、比較器及鎖存器，所述信號取樣模塊與所述比較器電連接，所述比較器與所述鎖存器電連接，所述鎖存器與所述聯(lián)鎖控制電路電連接；

所述信號取樣模塊用于獲取可控硅兩端的壓降信號并發(fā)送至所述比較器，所述比較器用于將所述壓降信號與預設電位信號進行比較并根據(jù)比較結果發(fā)送置位信號至所述鎖存器，所述鎖存器用于根據(jù)所述置位信號發(fā)送保護信號至所述聯(lián)鎖控制電路。

在本方案中，預設電位信號表征保護起始點，所述保護起始點可手動設定，這是針對于一般中頻感應爐剛開始啟動后，可控硅上的壓降信號并不穩(wěn)定，有可能造成偽故障，所以設定一個閾值，當中頻電壓達到一定高度時，即可控硅上壓降穩(wěn)定后才開始投入檢測，避免了偽故障信號的采集。

較佳地，所述信號取樣模塊包括壓降光信號輸入模塊及光電轉換模塊，所述壓降光信號輸入模塊與所述光電轉換模塊電連接，所述光電轉換模塊與所述比較器電連接；

所述壓降光信號輸入模塊用于將所述可控硅兩端的壓降轉換成的壓降光信號發(fā)送至所述光電轉換模塊，所述光電轉換模塊用于將所述壓降光信號轉換成壓降信號并發(fā)送至所述比較器。

在本方案中，因所述信號取樣與處理電路的取樣信號為光信號，通過所述光電轉換模塊將取樣的光信號轉換為可利用的電信號，這樣可避免可控硅上強電的進入，起到了很好的高低壓隔離作用。

較佳地，所述信號取樣與處理電路還包括保護忽略開關，所述保護忽略開關用于切斷所述鎖存器輸出的保護信號。

在本方案中，所述保護忽略開關連接至保護忽略插頭，當某一路保護忽略插頭拔出，對應的所述保護忽略開關使此路的保護信號無法輸出，從而忽略故障，使設備繼續(xù)運行。

根據(jù)設備現(xiàn)場使用情況，例如當熔煉爐熔煉鋼水接近滿爐出鋼，此時如果由于故障信號保護鎖定，必須停機更換可控硅，否則無法開機，這樣會影響生產(chǎn)進度，同時由于時間的耽擱，鋼水溫度損失很大，再次升溫又造成了能耗的浪費。但此時如果直接將保護忽略插頭拔出，斷開保護信號輸出，復位后故障信號消除，則可繼續(xù)開機工作。

較佳地，所述可控硅檢測保護裝置還包括預設電位電路，所述預設電位電路分別與所述比較器及所述鎖存器電連接，所述預設電位電路用于將所述比較器或所述鎖存器的輸入端的電位限制在恒定的電位上。

在本方案中，在設備正常工作情況下，將所述比較器或所述鎖存器的輸入端電位限制在恒定的電位上，從而滿足使用的要求和消除干擾。

較佳地，所述可控硅檢測保護裝置還包括閾值調(diào)整電路，所述閾值調(diào)整電路包括中頻電壓輸入模塊、閾值調(diào)整電位器及電壓比較器；

所述中頻電壓輸入模塊及所述閾值調(diào)整電位器分別與所述電壓比較器電連接，所述電壓比較器與所述聯(lián)鎖控制電路電連接；

所述中頻電壓輸入模塊用于將中頻電壓信號發(fā)送至所述電壓比較器，所述閾值調(diào)整電位器用于調(diào)整閾值電壓信號并將所述閾值電壓信號發(fā)送至所述電壓比較器，所述電壓比較器用于將所述中頻電壓信號或啟動電位信號與所述閾值電壓信號進行比較并根據(jù)比較結果輸出待機信號或運行信號至所述聯(lián)鎖控制電路。

較佳地，所述閾值調(diào)整電路還包括啟動預檢模塊，所述啟動預檢模塊與所述電壓比較器電連接，所述啟動預檢模塊用于將啟動電位信號發(fā)送至所述電壓比較器，所述啟動電位信號用于所述啟動電位信號表征的電位高于所述閾值電壓信號表征的電位。

在本方案中，當中頻感應爐沒有啟動的情況下，可通過所述啟動預檢模 塊來進行所述可控硅檢測保護裝置的預檢，所述啟動預檢模塊直接將所述電壓比較器的同相輸入端拉為高電位，相當于中頻感應爐啟動成功，且有較高的中頻反饋電壓，從而控制所述電壓比較器的輸出端為高電位有效輸出。

較佳地，所述閾值調(diào)整電路還包括整流分壓模塊，所述整流分壓模塊與所述中頻電壓輸入模塊電連接，所述整流分壓模塊用于對所述中頻電壓信號進行整流分壓并發(fā)送至所述電壓比較器。

較佳地，所述聯(lián)鎖控制電路包括待機模塊、運行模塊、保護模塊及復位模塊；

所述待機模塊分別與所述電壓比較器及所述鎖存器電連接，所述運行模塊分別與所述電壓比較器及所述鎖存器電連接，所述保護模塊分別與所述鎖存器、所述運行模塊及所述待機模塊電連接，所述復位模塊分別與所述運行模塊及所述保護模塊電連接；

所述待機模塊用于接收所述待機信號時提示待機，所述運行模塊用于接收所述運行信號時提示運行，所述保護模塊用于接收所述保護信號時輸出故障信號并發(fā)送待機提示信號至所述待機模塊，所述復位模塊用于復位所述保護信號。

較佳地，所述可控硅檢測保護裝置還包括保護輸出電路，所述保護輸出電路與所述信號取樣與處理電路電連接，所述保護輸出電路用于接收所述保護信號時輸出報警信號或停機信號。

在本方案中，通過所述保護輸出電路將報警信號發(fā)送至下級控制電路中的報警電路，或將停機信號發(fā)送至下級控制電路中的報警電路，從而完成設備的報警或停機動作。

較佳地，所述可控硅檢測保護裝置還包括切斷電路，所述切斷電路與所述信號取樣與處理電路電連接，所述切斷電路用于接收外故障信號時切斷所述信號取樣與處理電路。

在本方案中，所述切斷電路在接收外故障信號時通過切斷所述信號取樣與處理電路來切斷保護信號的輸出，因此通過所述切斷電路，所述可控硅檢 測保護裝置可自動識別其他故障信號引起設備停機并造成可控硅失壓的情況，從而提高檢測的準確性。

較佳地，所述可控硅檢測保護裝置還包括電源模塊，所述電源模塊與所述切斷電路電連接，所述電源模塊用于為所述可控硅檢測保護裝置的運行提供電源，所述電源模塊還用于驅動所述切斷電路。

一種中頻感應爐，其特點在于，所述中頻感應爐包括如上述的用于中頻感應爐的可控硅檢測保護裝置。

在符合本領域常識的基礎上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實例。

本發(fā)明的積極進步效果在于：

本發(fā)明提供的用于中頻感應爐的可控硅檢測保護裝置可實時有效地檢測中頻感應爐中每一只可控硅的狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)有損害的可控硅，立即對主電路進行保護，以使得防止損毀更多的可控硅，從而避免事故的擴大。

附圖說明

圖1為本發(fā)明較佳實施例的用于中頻感應爐的可控硅檢測保護裝置的結構示意圖。

圖2為圖1中信號取樣與處理電路的電路示意圖。

圖3為圖1中聯(lián)鎖控制電路的電路示意圖。

圖4為圖1中閾值調(diào)整電路的電路示意圖。

圖5為圖1中保護輸出電路的電路示意圖。

圖6為圖1中第一預設電位電路的電路示意圖。

圖7為圖1中第二預設電位電路的電路示意圖。

圖8為圖1中切斷電路的電路示意圖。

圖9為圖1中電源模塊的電路示意圖。

具體實施方式

下面舉個較佳實施例，并結合附圖來更清楚完整地說明本發(fā)明。

如圖1所示，本實施例提供的用于中頻感應爐的可控硅檢測保護裝置包括信號取樣與處理電路1、聯(lián)鎖控制電路2、閾值調(diào)整電路3、保護輸出電路4、第一預設電位電路51、第二預設電位電路52、切斷電路6及電源模塊7；

信號取樣與處理電路1分別與聯(lián)鎖控制電路2、保護輸出電路4、第一預設電位電路51、第二預設電位電路52及切斷電路6電連接，聯(lián)鎖控制電路2與閾值調(diào)整電路3電連接，切斷電路6與電源模塊7電連接。

信號取樣與處理電路1用于獲取可控硅兩端的壓降信號并將所述壓降信號與預設電位信號進行比較，信號取樣與處理電路1還用于根據(jù)比較結果發(fā)送保護信號至聯(lián)鎖控制電路2，聯(lián)鎖控制電路2用于根據(jù)所述保護信號輸出故障信號，所述故障信號用于停止中頻感應爐的工作或使中頻感應爐發(fā)出報警提示。

其中，如圖2所示，信號取樣與處理電路1包括信號4個信號取樣模塊11、4個比較器13、鎖存器14及4個保護忽略開關15，每一個信號取樣模塊11均包括壓降光信號輸入模塊及光電轉換模塊12。

雖然在本實施例中示出各個部件的具體數(shù)量，但并不僅限于此數(shù)量，可根據(jù)實際實況進行相應的調(diào)整，且信號取樣模塊11的數(shù)量可由需檢測的可控硅的數(shù)量而定。

每一個所述壓降光信號輸入模塊與對應的光電轉換模塊12電連接，光電轉換模塊12與對應的比較器13電連接，每一個比較器13分別與鎖存器14電連接，每一個保護忽略開關15分別與鎖存器14電連接。

所述壓降光信號輸入模塊用于將對應的可控硅兩端的壓降轉換成的壓降光信號發(fā)送至光電轉換模塊12，光電轉換模塊12用于將所述壓降光信號轉換成壓降信號并發(fā)送至比較器13，比較器13用于將所述壓降信號與預設電位信號進行比較并根據(jù)比較結果發(fā)送置位信號至鎖存器14，鎖存器14用于根據(jù)所述置位信號發(fā)送保護信號至聯(lián)鎖控制電路2。

具體的，光電轉換模塊12將轉換后的所述壓降信號發(fā)送到對應的三極 管基極并控制三極管發(fā)射極電位，從而控制比較器13的反相輸入端。

所述壓降信號與ds端輸入的所述預設電位信號進行比較后，比較器13輸出端控制鎖存器14的置位端，但前提是sk端無輸入，由fw端輸入的復位信號控制鎖存器14的復位端，鎖存器14根據(jù)輸入端的置、復位情況，輸出相應的高低電平，從而控制串聯(lián)至鎖存器14輸出端的三極管的導通截止情況，則對應的二極管輸出保護信號至bh端。

保護忽略開關15連接至保護忽略插頭，當某一路保護忽略插頭拔出，對應的保護忽略開關15使此路的保護信號無法輸出，從而忽略故障，使設備繼續(xù)運行。

根據(jù)設備現(xiàn)場使用情況，例如當熔煉爐熔煉鋼水接近滿爐出鋼，此時如果由于故障信號保護鎖定，必須停機更換可控硅，否則無法開機，這樣會影響生產(chǎn)進度，同時由于時間的耽擱，鋼水溫度損失很大，再次升溫又造成了能耗的浪費。但此時如果直接將保護忽略插頭拔出，斷開保護信號輸出，復位后故障信號消除，則可繼續(xù)開機工作。

因信號取樣與處理電路1取樣信號為光信號，通過光電轉換模塊12將取樣的光信號轉換為可利用的電信號，這樣可避免可控硅上強電的進入，起到了很好的高低壓隔離作用。

預設電位信號表征保護起始點，所述保護起始點可手動設定，這是針對于一般中頻感應爐剛開始啟動后，可控硅上的壓降信號并不穩(wěn)定，有可能造成偽故障，所以設定一個閾值，當中頻電壓達到一定高度時，即可控硅上壓降穩(wěn)定后才開始投入檢測，避免了偽故障信號的采集。

如圖4所示，閾值調(diào)整電路3包括中頻電壓輸入模塊31、整流分壓模塊32、啟動預檢模塊、閾值調(diào)整電位器34及電壓比較器35，所述啟動預檢模塊包括啟動預檢按鈕33。

中頻電壓輸入模塊31與整流分壓模塊32電連接，整流分壓模塊32、所述啟動預檢模塊及閾值調(diào)整電位器34分別與電壓比較器35電連接。

中頻電壓輸入模塊31用于將中頻電壓信號發(fā)送至整流分壓模塊32，整 流分壓模塊32用于對所述中頻電壓信號進行整流分壓并發(fā)送至電壓比較器35，所述啟動預檢模塊用于將啟動電位信號發(fā)送至電壓比較器35，所述啟動電位信號用于預檢所述可控硅檢測保護裝置，閾值調(diào)整電位器34用于調(diào)整閾值電壓信號并將所述閾值電壓信號發(fā)送至電壓比較器35，電壓比較器35用于將所述中頻電壓信號或所述啟動電位信號與所述閾值電壓信號進行比較并根據(jù)比較結果輸出待機信號或運行信號至聯(lián)鎖控制電路2。

具體的，設備啟動成功后發(fā)送中頻電壓信號，經(jīng)整流分壓后發(fā)送至電壓比較器35的同相輸入端，反相輸入端為經(jīng)閾值調(diào)整電位器34調(diào)整后的閾值電壓信號，所述閾值電壓信號與所述中頻電壓信號進行比較后，控制電壓比較器35輸出端qk端的電位，所述閾值電壓信號與所述中頻電壓信號的比較直接決定了中頻電壓的起控點。

當設備沒有啟動的情況下，可通過啟動預檢按鈕33來進行所述可控硅檢測保護裝置的預檢，當手動按下啟動預檢按鈕33后，所述啟動預檢模塊直接將電壓比較器35的同相輸入端拉為高電位，相當于設備啟動成功，且有較高的中頻反饋電壓，從而控制qk端為高電位有效輸出。

如圖3所示，聯(lián)鎖控制電路2包括待機模塊、運行模塊、保護模塊及復位模塊，所述待機模塊包括待機繼電器21及待機指示燈l25，所述運行模塊包括運行繼電器22及運行指示燈l27，所述保護模塊包括保護繼電器23及保護指示燈l28，所述復位模塊包括復位繼電器24、復位按鈕25及復位指示燈l26；

j11至j18均為待機繼電器21的端口，j21至j28均為復位繼電器24的端口，j31至j38均為運行繼電器22的端口，j41至j48均為保護繼電器23的端口。

所述待機模塊分別與電壓比較器35及鎖存器14電連接，所述運行模塊分別與電壓比較器35及鎖存器14電連接，所述保護模塊分別與鎖存器14、所述運行模塊及所述待機模塊電連接，所述復位模塊分別與所述運行模塊及所述保護模塊電連接。

所述待機模塊用于接收所述待機信號時提示待機，所述運行模塊用于接收所述運行信號時提示運行，所述保護模塊用于接收所述保護信號時輸出故障信號并發(fā)送待機提示信號至所述待機模塊，所述復位模塊用于復位所述保護信號。

具體的，當設備啟動后，中頻電壓未達到閥值電壓時，qk端為低電平輸出，三極管q68飽和導通，待機指示燈l25亮，待機繼電器21動作，sk端接地，鎖存器14輸出低電平，無保護信號輸出。

當中頻電壓升高，達到閾值電壓后，三極管q68截止，待機繼電器21復位，sk端懸空，三極管q67飽和導通，運行指示燈l27亮，運行繼電器22吸合，鎖存器14的qd端高電平，鎖存器14投入工作，同時j35端與j37端接通，運行繼電器22自鎖。

當有保護信號輸入時，鎖存器14的輸出端高電位并鎖存，bh端有高電平輸出，三極管q69飽和導通，保護指示燈l28亮，保護繼電器23吸合，j42端與j44端接通，待機指示燈l25亮，待機繼電器21得電動作，sk端接地，拉為低電平，鎖存器14輸入端為初始狀態(tài)，等待下次巡檢開始。

保護繼電器23吸合情況下，j45端與j47端接通，保護繼電器23自鎖，當故障信號解除后，由于鎖存器14的作用，保護信號仍然保持，此時須通過按復位按鈕25將保護信號復位，當按下復位按鈕25后，j26端和j27端、j22端和j23端分別斷開，運行繼電器22與保護繼電器23分別失壓釋放，電路又回到原始狀態(tài)，等待下次巡檢開始。

如圖5所示，保護輸出電路4用于接收所述保護信號時輸出報警信號或停機信號。

具體的，當所述保護信號輸出后，bh端為高電平，三極管q65及三極管q66飽和導通，保護動作指示燈亮，保護動作繼電器rly1和rly2得電吸合，輔助開閉點動作，并將報警信號發(fā)送至下級控制電路中的報警電路，或將停機信號發(fā)送至下級控制電路中的報警電路，從而完成設備的報警或停機動作。

如圖6及圖7所示，第一預設電位電路51與鎖存器14的復位端fw端電連接，第二預設電位電路52與比較器13的同相輸入端ds端電連接，第一預設電位電路51用于將鎖存器14的fw端的電位限制在恒定的電位上，第二預設電位電路52用于將比較器13的ds端的電位限制在恒定的電位上，在設備正常工作情況下，將fw端及ds端的電位限制在恒定的電位上，從而滿足使用的要求和消除干擾。

具體的，fw端及ds端分別從分壓電阻上取得恒定電位，同時各電位分別接入旁路電容，從而去除高頻等其他干擾信號。

如圖8所示，切斷電路6用于接收外故障信號時停止信號取樣與處理電路1的工作。

具體的，當有水壓低或水溫高等其他非可控硅故障發(fā)生時，設備由于其他故障信號，通過其他保護系統(tǒng)停機，此時可控硅全部失壓，但其控制節(jié)點接入con5端子后，外故障繼電器jdq5動作，sk端接地并置為低電平，此時鎖存器14停止動作，無保護信號輸出，這樣其他故障導致的可控硅失壓不會被作為可控硅損害故障來處理。

通過切斷電路6，所述可控硅檢測保護裝置可自動識別其他故障信號引起設備停機并造成可控硅失壓的情況，從而提高檢測的準確性。

如圖9所示，電源模塊7用于為所述可控硅檢測保護裝置的運行提供電源，電源模塊7還用于驅動切斷電路6。

具體的，ac/dc18v電源進入后經(jīng)過二極管整流，電容濾波，ls7815cv與fs2096用于穩(wěn)壓后輸出純凈的dc15v和dc5v電源供所述可控硅檢測保護裝置使用，其中dc15v為隔離的兩路，一路用于驅動切斷電路6，另一路為其他電路提供電源。

本實施例還提供一種中頻感應爐，所述中頻感應爐包括如上述的用于中頻感應爐的可控硅檢測保護裝置。

本實施例提供的用于中頻感應爐的可控硅檢測保護裝置可實時有效地檢測中頻感應爐中每一只可控硅的狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)有損害的可控硅，立即對 主電路進行保護，以使得防止損毀更多的可控硅，從而避免事故的擴大。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式，但是本領域的技術人員應當理解，這僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發(fā)明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。