專利名稱：一種真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子技術(shù)和檢測技術(shù)，特別提供了一種真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的國產(chǎn)中頻爐，啟動慢、效率低、耗電量大、分離件、故障率高、技術(shù)明顯落后，維修調(diào)整都很不方便。相比較而言，進口設(shè)備耗資巨大，控制系統(tǒng)十分復雜，所用的集成電路通用性差，給管理、使用和維修帶來極大的不便。
市場期望一種設(shè)備費用低，維護和使用簡便，安全性高，通用性好，效率高的產(chǎn)品。
技術(shù)內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)。
本實用新型一種真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)，主要由三部分構(gòu)成觸發(fā)脈沖形成電路、觸發(fā)脈沖放大電路、功率給定及控制電路；以上這三部分是整個控制系統(tǒng)的核心，其特征在于觸發(fā)脈沖形成電路中的脈沖振頻取決于函數(shù)發(fā)生器SE566H，它性能穩(wěn)定、而且頻率范圍最適合本系統(tǒng)的要求，通過其3腳輸出方波，經(jīng)由J-K觸發(fā)器MC14027和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MC14528B產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，所產(chǎn)生的脈沖頻率由函數(shù)發(fā)生器SE566H的5腳電壓決定，脈沖的寬度單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的外接電阻和電容決定；
觸發(fā)脈沖放大電路選用場效應管V17、V20作為放大元件，它們功率較大，適合各種功率的中頻爐，而且場效應管V17、V20放大的脈沖上升沿和下降沿都較穩(wěn)定；功率給定及控制電路要求保證函數(shù)發(fā)生器SE566H控制端5腳電位在-1～-2伏之間正常工作產(chǎn)生方波，由IC18組成的兩個R-S觸發(fā)器其輸出端控制著觸發(fā)脈沖輸出與否，電位器R6用來限制頻率不超過規(guī)定值。功率給定和功率反饋信號同時加到一個運放的輸入端，其輸出為兩路，一路作為控制信號，保證函數(shù)發(fā)生器SE566H的控制端電壓在所要求的范圍內(nèi)，另一路作為輸出功率大小的信號，以區(qū)別輸出的是高功率還是低功率。通常我們設(shè)定100KW以下的為低功率，100～150KW為高功率。
本實用新型真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)，其特征在于在控制系統(tǒng)中添加直流穩(wěn)壓電路，選用同一型號的三端穩(wěn)壓單元進行電壓轉(zhuǎn)換，能夠輸出符合需要的共地的直流穩(wěn)壓電源。
本實用新型真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)，其特征在于在控制系統(tǒng)中添加電流極限電路，其由絕對值電路、-1電路、比較電路和顯示電路組成；當電流正常時，比較器輸出負電壓，D4和V9均截止；當電流超過規(guī)定值時，比較器輸出正電壓，D4和V9均導通，函數(shù)發(fā)生器停止工作，保護真空感應熔化爐內(nèi)容物以及可控硅電路元件等。
本實用新型真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)，其特征在于在控制系統(tǒng)中添加電壓極限電路，其由絕對值電路、-1電路、比較電路和顯示電路組成；當電壓正常時，比較器輸出負電壓，D4和V12均截止；當電流超過規(guī)定值時，比較器輸出正電壓，D4和V12均導通，函數(shù)發(fā)生器停止工作，起保護作用。
本實用新型真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)，其特征在于在控制系統(tǒng)中添加TOT極限電路，其由絕對值電路、放大電路、比較電路和顯示電路組成，當TOT正常時，比較器輸出負電壓，D31和V23均截止；當TOT過短時，比較器輸出正電壓，D31和V23均導通，函數(shù)發(fā)生器停止工作，起保護作用。同時通知操作者及時排除故障。
當可控硅恢復時間過短時，函數(shù)發(fā)生器不工作。
本實用新型真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)，其特征在于在控制系統(tǒng)中添加功率極限電路，其主要由放大電路、濾波電路、比較電路和顯示電路組成；當功率超過規(guī)定值時，函數(shù)發(fā)生器停止工作。
本實用新型中，電流、電壓、TOT、功率極限電路，其電路形式幾乎完全一樣，他們都是把由主電路來的交流信號變成脈動直流，又經(jīng)濾波后變成直流電壓信號，此電壓信號和一固定電壓信號同時加到一個運放的輸入端，當信號沒有超過設(shè)定值時，函數(shù)發(fā)生器SE566H正常工作；當信號超過規(guī)定值時，函數(shù)發(fā)生器SE566H能自動停止工作以保護電路中的各元件。這種設(shè)計是非常必要的，它既保證了控制電源乃至系統(tǒng)整體的正常使用，又保護了價格十分昂貴的逆變器可控硅。
本實用新型的優(yōu)點整個真空感應熔化爐熔化電源只有一塊控制板，特點是集成度高、故障率低、技術(shù)先進、容易掌握、使用和維修方便、工作效率高，適用于各種功率中頻爐的電源控制。


圖1過流保護電路；
圖2過壓保護電路；圖3 TOT保護電路；圖4超功率保護電路；圖5功率給定及控制電路；圖6觸發(fā)脈沖形成電路及高頻率極限電路；圖7觸發(fā)脈沖放大電路；圖8直流穩(wěn)壓電源電路；圖9電源控制系統(tǒng)總體電路原理示意圖。
具體實施方式
附圖9所示為真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)總體電路原理示意圖。在附圖1左上部，虛線框內(nèi)為逆變器可控硅主回路，其作用是為真空感應熔化爐加熱線圈提供加熱熔化電源，以進行工件加工。圖下部為真空熔化電源系統(tǒng)控制板，其作用是用于逆變器的可控硅觸發(fā)脈沖形成、放大、功率給定及控制。在電源系統(tǒng)控制板外圍部分有直流穩(wěn)壓電路，還可以在電流、電壓、功率和TOT極限電路中的選擇任意幾種組合。以上所述各分支部分的電路圖參見圖1～圖8。
在實際應用中，我們在真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)總體電路基本相同(其中真空熔化電源系統(tǒng)控制板完全相同，只是外圍電路不同)的前提下，根據(jù)實際需要，可以就真空熔化電源系統(tǒng)控制板外圍電路中的電流、電壓、功率和TOT極限電路進行靈活的選用。
下面我們僅就其中的多種匹配選擇實施方式簡單舉例如下實施例1(參見附圖1～8)
一種真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)，其核心部分由三部分構(gòu)成觸發(fā)脈沖形成電路、觸發(fā)脈沖放大電路、功率給定及控制電路；外圍部分有直流穩(wěn)壓電路、還有電流、電壓、功率和TOT極限電路。
觸發(fā)脈沖形成電路中的脈沖振頻取決于函數(shù)發(fā)生器SE566H，它性能穩(wěn)定、而且頻率范圍最適合本系統(tǒng)的要求，通過其3腳輸出方波，經(jīng)由J-K觸發(fā)器MC14027和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MC14528B產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，所產(chǎn)生的脈沖頻率由函數(shù)發(fā)生器SE566H的5腳電壓決定，脈沖的寬度單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的外接電阻和電容決定。
觸發(fā)脈沖放大電路分別選用三極管V16、V19和場效應管V17、V20作為放大元件，將上述過程中形成的觸發(fā)脈沖變成高能觸發(fā)脈沖，然后送到逆變器可控硅觸發(fā)極，兩組脈沖的相位相差180度，用來控制逆變器的4只可控硅有序工作，將直流電壓逆變?yōu)槲覀兯枰慕涣鲉蜗嚯妷?。其中頻頻率取決于函數(shù)發(fā)生器SE566H輸出方波的頻率。本實施例中所選用的場效應管V17、V20放大的脈沖上升沿和下降沿都較穩(wěn)定；在功率給定及控制電路中，熔化爐的輸出功率有外部電位器決定。其電壓信號加到運放A4的正向輸入端；而功率反饋信號經(jīng)電組R18加到A4的反向輸入端一路去控制三極管V10，顯示出功率的大小，以區(qū)別輸出的是高功率還是低功率。本實施例中我們設(shè)定100KW以下的為低功率，100KW以上為高功率；另一路經(jīng)V1、V2等控制電路，在正常情況下，要求保證函數(shù)發(fā)生器SE566H控制端5腳電位在-1～-2伏之間，使得函數(shù)發(fā)生器能正常工作，產(chǎn)生方波。在本部分電路中，重要的是，由IC18組成的兩個R-S觸發(fā)器其輸出端控制著觸發(fā)脈沖輸出與否；另外，電位器R6是用來限制頻率以使其不低于規(guī)定值的。
本實施例在控制系統(tǒng)中包含有直流穩(wěn)壓電路，選用同一型號的三端穩(wěn)壓單元進行電壓轉(zhuǎn)換，將兩組24V直流電壓變成±15V穩(wěn)壓電源，作為系統(tǒng)的電源。
本實施例在控制系統(tǒng)中包含有電流極限電路，其由絕對值電路、-1電路、比較電路和顯示電路組成；當電流正常時，比較器輸出負電壓，D4和V9均截止；當電流超過規(guī)定值時，比較器輸出正電壓，D4和V9均導通，函數(shù)發(fā)生器停止工作，同時電流指示燈亮，保護真空感應熔化爐內(nèi)容物以及可控硅電路元件等。
本實施例在控制系統(tǒng)中包含有電壓極限電路，其由絕對值電路、-1電路、比較電路和顯示電路組成；當電壓正常時，比較器輸出負電壓，D4和V12均截止；當電壓超過規(guī)定值時，比較器輸出正電壓，D4和V12均導通，函數(shù)發(fā)生器停止工作，起保護作用。同時電壓指示燈亮，通知操作者及時排除故障。
本實施例在控制系統(tǒng)中還包含有TOT極限電路，其由絕對值電路、放大電路、比較電路和顯示電路組成。其作用是防止可控硅因恢復時間過短而損壞。TOT信號來自于主電路電壓互感組。當TOT正常時，比較器輸出負電壓，D31和V23均截止；當TOT過短時，比較器輸出正電壓，D31和V23均導通，函數(shù)發(fā)生器停止工作，起保護作用。同時通知操作者及時排除故障。
本實施例在控制系統(tǒng)中還包含有功率極限電路，其主要由放大電路、濾波電路、比較電路和顯示電路組成；當功率正常時，比較器輸出負電壓，D6個V11截止；當功率超過規(guī)定值時，比較器輸出正電壓，使得D6個V11均導通，并使得函數(shù)發(fā)生器SE566H停止工作。
實施例2(參見附圖5～8)一種真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)，由觸發(fā)脈沖形成電路、觸發(fā)脈沖放大電路、功率給定及控制電路和直流穩(wěn)壓電路構(gòu)成；其中觸發(fā)脈沖形成電路、觸發(fā)脈沖放大電路、功率給定及控制電路、直流穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)及其功能介紹與實施例1同。
實施例3(參見附圖1～4、6～8)一種真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)，其核心部分由三部分構(gòu)成觸發(fā)脈沖形成電路、觸發(fā)脈沖放大電路、功率給定及控制電路；外圍部分有直流穩(wěn)壓電路、還有電流和電壓極限電路組成。
觸發(fā)脈沖形成電路、觸發(fā)脈沖放大電路、功率給定及控制電路、直流穩(wěn)壓電路、電流極限電路、電壓極限電路及其功能與實施例1相同。
權(quán)利要求1.一種真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)，主要由三部分構(gòu)成觸發(fā)脈沖形成電路、觸發(fā)脈沖放大電路、功率給定及控制電路；其特征在于觸發(fā)脈沖形成電路中的脈沖振頻取決于函數(shù)發(fā)生器SE566H，觸發(fā)脈沖由J-K觸發(fā)器MC14027和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MC14528B產(chǎn)生，所產(chǎn)生的脈沖頻率由函數(shù)發(fā)生器SE566H的5腳電壓決定；觸發(fā)脈沖放大電路選用場效應管V17、V20作為放大元件；功率給定及控制電路要求保證函數(shù)發(fā)生器SE566H控制端5腳電位在-1～-2伏之間正常工作產(chǎn)生方波，由IC18組成的兩個R-S觸發(fā)器其輸出端控制著觸發(fā)脈沖輸出與否，電位器R6用來限制頻率不超過規(guī)定值。
2.按照權(quán)利要求1所述真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)，其特征在于在控制系統(tǒng)中有直流穩(wěn)壓電路，選用同一型號的三端穩(wěn)壓單元進行電壓轉(zhuǎn)換。
3.按照權(quán)利要求1所述真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)，其特征在于在控制系統(tǒng)中添加電流極限電路，其由絕對值電路、-1電路、比較電路和顯示電路組成；當電流超過規(guī)定值時，函數(shù)發(fā)生器停止工作。
4.按照權(quán)利要求1所述真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)，其特征在于在控制系統(tǒng)中添加電壓極限電路，其由絕對值電路、-1電路、比較電路和顯示電路組成；當電壓超過規(guī)定值時，函數(shù)發(fā)生器停止工作。
5.按照權(quán)利要求1所述真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)，其特征在于在控制系統(tǒng)中添加TOT極限電路，其由絕對值電路、放大電路、比較電路和顯示電路組成，當可控硅恢復時間過短時，函數(shù)發(fā)生器不工作。
6.按照權(quán)利要求1所述真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)，其特征在于在控制系統(tǒng)中添加功率極限電路，其主要由放大電路、濾波電路、比較電路和顯示電路組成；當功率超過規(guī)定值時，函數(shù)發(fā)生器停止工作。
專利摘要一種真空感應熔化爐逆變器電源控制系統(tǒng)，主要由三部分構(gòu)成(1)觸發(fā)脈沖形成電路其脈沖振頻取決于函數(shù)發(fā)生器SE566H，觸發(fā)脈沖由J－K觸發(fā)器MC14027和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MC14528B產(chǎn)生，所產(chǎn)生的脈沖頻率由函數(shù)發(fā)生器SE566H的5腳電壓決定；(2)觸發(fā)脈沖放大電路選用場效應管V17、V20作為放大元件；(3)功率給定及控制電路要求函數(shù)發(fā)生器SE566H的5腳電位在－1～－2伏之間正常工作產(chǎn)生方波。本實用新型的優(yōu)點是整個真空感應熔化爐熔化電源只有一塊控制板，集成度高、故障率低、技術(shù)先進、容易掌握、使用和維修方便、工作效率高，適用于各種功率中頻爐的電源控制。
文檔編號H05B6/02GK2737109SQ20042010844
公開日2005年10月26日 申請日期2004年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者周永青, 郭旭, 李劍秋, 王俊濤, 王偉, 陳靜芳 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司