專利名稱：晶閘管交流感性負載控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及了電器控制柜領域，具體的說為一種晶閘管交流感性負載控制裝置，適用于感性負載下的調壓控制，尤且適用于感性負載下的調壓控溫，也可用于阻性負載的調壓控制。
現行國內的交流感性負載的控制裝置，多采用觸點分擋，開關調壓的接觸器斷續調壓控制方式，這種控制裝置的負載供電電壓呈階梯變化，線性度差，調節不穩定，精度低且耗能大。有一種用晶閘管作為開關控制的單相調壓控制柜，克服了接觸器分擋調壓的一些弊病，調壓控制效果較好，但這種控制裝置采用的是過零脈沖觸發的常規晶閘管調壓電路，晶閘管導通角不能根據感性負載的特點做相應的變化而易導致涌流的出現，燒壞管子，因此仍不能很好的解決感性負載的調壓控制問題。采用高反壓大電流的晶閘管可以滿足感性負載的要求，但成本造價高，給設計也帶來一定困難。
本實用新型的目的在于推出一種可對感性負載實現連續、平滑調壓的控制裝置－－晶閘管交流感性負載控制裝置，以更好的解決工業設備中感性負載的調壓控制問題。
本實用新型的任務是通過一個三相晶閘管開關主電路，一個專用晶閘管觸發器和一個智能化負載信號調節儀表的配合工作來實現的。具體控制裝置由柜體、晶閘管主電路、觸發控制電路和儀表面板組成。柜體為一立式長方形金屬殼體，柜體內裝有主電路板和控制電路板，儀表面板位于柜體的上部。為了便于搬裝和運輸，本實用新型的柜體為一由上中下三部分組成的分體式組合結構，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、指示燈和調節旋扭外，還裝有一個用以處理被控信號的智能調節儀表SR－24，和一個用于手動控制和手動開關或滑動電位器。中柜體內裝有觸發控制電路板，下柜體內裝有晶閘管主電路。主電路為一由空氣開關(HZ)，快速熔斷器(FFU)，和三組反并聯的晶閘管組成的三相三線交流調壓電路。為了減少諧波干擾，在主電路中設計了一個R－L－C諧波吸收電路，以吸收在調壓過程中由于晶閘管導通角變化所產生的高次諧波干擾。為了降低電耗，減少噪音和供電的安全，本實用新型發熱器件－－大功率晶閘管采用了油冷方式，即晶閘管是安放在一個裝有變壓器油的油箱內，油箱置于下柜體內。
觸發控制電路是根據反應被控負載變化的智能調節儀表輸出電壓的大小，輸出一個給定的觸發脈沖控制晶閘管的導通角，改變主電路輸出電壓的波形，從而改變負載的工作電壓，達到調控負載的目的。為了可靠的觸發工作，本實用新型的觸發控制電路是通過發出由一序列脈沖串構成的寬脈沖來控制晶閘管工作的。具體觸發控制電路由觸發電路、信號處理電路、手動控制電路和保護電路組成。觸發電路接在主電路晶閘管的控制極G上，用來產生受控移相序列觸發脈沖，觸發序列脈沖寬度為(π－α)，α為觸發角，觸發角和導通角Q隨控制電壓的變化而變化，根據負載的變化改變觸發角，導通角，即可改變負載的供電電壓。達到調節負載的目的。
本實用新型中的觸發電路為一個以內部包含有直流電源，過零檢測、鋸齒波發生、電壓比較和輸出放大在內的專用觸發集成片GYO3為核心的觸發器，觸發器的同步信號取自主電路的三相交流電源，可產生一個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20KHz的脈沖序列。當外部控制電壓在8V～2V之間變化時，輸出的觸發脈沖序列寬度在0°～175°之間變化，相應的主電路晶閘管的輸出電壓在0～215V之間變化。
信號處理電路為一實現外部控制信號(智能調節儀表輸出信號)與觸發器匹配工作的接口電路。為了使反映負載參數變化的智能調節儀表輸出的控制電壓滿足GYO3觸發器比較電壓的需要，設置了由運算放大器構成的信號處理電路，輸出一個8V～2V的比較控制電壓。信號處理電路的輸入端連接在智能調節儀表上，輸出端接在觸發電路上。
手動控制電路是為了在負載啟動時，保證控制裝置正常工作而設置的。啟動時，由于智能調節儀表的設定值與負載的實際值相差甚遠，使調節儀表處于高電位輸出狀態，這時若直接使用自動控制電路則會導致觸發電路的觸發角趨于零，主電路晶閘管全導通全電壓輸出，對感性負載將會導致涌流的出現，這對變壓器和晶閘管顯然是不利的，為此設置手動控制電路，在啟動時用一個低電位的外部電壓去控制觸發器達到增大觸發角，減小導通角的目的。本實用新型中的手動控制可以用一個手動轉換開關來實現，也可以用電位器和兩只鉗位二極管來實現。
為了保證感性負載下控制裝置的正常工作，本實用新型在觸發控制電路中還設置了一個聯鎖控制電路。晶閘管交流調壓在感性負載下，當觸發角小于負載功率因素角時，由于電流的滯后使導通角的變化將導致不對稱觸發和不對稱導通，變壓器飽和、出現涌流、燒壞管子。為此設置了聯鎖電路，使得觸發角大于功率因素角。聯鎖電路的工作是通過設在晶閘管兩端的一個取樣變壓器將晶閘管的電壓信號經處理后送入GYO3觸發器的鎖閉腳，來達到對觸發信號的“封鎖”“發出”控制來實現的。
本實用新型由于在觸發控制電路中采用了集成度高，功能強的專用晶閘管觸發器和設置了聯鎖控制電路，在結構上采用了分體組合式柜體結構和大功率器件的油冷結構，使得控制裝置可對感性負載實現平滑、連續、穩定的調節，且具有結構簡單、耗電少、安全可靠、運送方便等優點。
本實用新型的具體實施例由以下的附圖給出
圖1為本實用新型柜體結構示意圖圖2為本實用新型油箱的結構示意圖圖3為本實用新型的電路連接框圖圖4為本實用新型的主電路原理圖(單相的)圖5為本實用新型的諧波吸收電路原理圖圖6為本實用新型的觸發電路原理圖(單相的)圖7為本實用新型的信號處理電路的原理圖(單相的)圖8為本實用新型聯鎖電路的原理圖(單相的)圖9為本實用新型電流反饋電路原理圖(單相的)圖10為本實用新型相序保護電路原理圖(單相的)
以下結合附圖對本實用新型做進一步描述。
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)組成的分體組合結構，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)，智能調節儀表(8)，信號指示燈(9)，調節旋扭(10)，及手動調節電位器(11)(或手動開關)，智能調節儀表為具有自整定功能的SR24，中柜體(2)內裝有包括觸發電路、信號處理電路、聯鎖電路、電流反饋電路和相序保護電路在內的控制電路板，下柜體(1)內裝有晶閘管主電路，大功率晶閘管KP是裝在位于下柜體內的一個油箱(12)內。油箱有左、中、右三個，通過油管(13)連接成一個整體，油箱內盛有變壓器油，在每個油箱(12)內放有一組反并聯晶閘管，在油箱的外部設有散熱片(14)或散熱管。如圖3，晶閘管主電路通過調節三相變壓器原邊的電壓來改變負載的供電電壓，從而實現對負載的控制。晶閘管的工作狀態(導通或斷開)受觸發電路的控制，觸發電路是在一個外部負載信號的比較控制下輸出脈沖序列觸發信號去控制晶閘管的導通的。負載信號是通過一個傳感器和一個智能調節儀表SR24處理后加到觸發電路上的。觸發電路在同步相序信號、聯鎖信號和電流反饋信號的監控下工作并受一個手動調節的控制。
如圖4、5主電路是由空氣開關(HZ)快速熔斷器(FFU)和三組反并聯單向晶閘管(KP)組成。改變晶閘管導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。每只晶閘管的導通角在0－175之間。在主電路輸出端上接有三組由R、L、C構成的諧波吸收電路，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，觸發電路(15)采用了上海電器科研所現有的專用集成觸發器GYO3作為電路的核心。GYO3觸發器的1腳為同步信號輸入端，接三相交流電源，經內部的過零檢測和鋸齒波發生電路處理，由2腳輸出8V電壓和2V的10HZ鋸齒波電壓到內部電壓比較器的輸入端6腳上，比較器另一輸入端5腳上接有由信號處理電路輸入的8V～2V的控制比較電壓，經內部的脈沖調制。整形放大處理由10腳輸出20KHZ的觸發脈沖序列經下一級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，信號處理電路為一由運放器IC1－1、IC1－2組成的接口電路，其輸入端接在智能調節儀表SR24的輸出端(m、n)上，輸出端在觸發器GYO3的5腳上，作為觸發器的外部控制電壓。在信號處理電路中還設置有一手動控制電路，手動電路由電位器W1－1、分壓電阻R1－10、R1－11和兩只鉗位二極管D1－1、D1－2組成，設置在兩級運放之間，電位器W1－1的滑動頭設在柜體的儀表面板上。
如圖8，聯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，從次級取得反映晶閘管導通狀態的電壓信號，經設在觸發電路中的由電阻R3－20、R3－21、R3－6和穩壓管D3－4組成的降壓整形電路處理后送到觸發器GYO3的封鎖端3腳上。當晶閘管兩端電壓U＝0，即晶閘管導通時，GYO3封鎖觸發脈沖，當晶閘管兩端電壓U＞0時，解鎖觸發脈沖。通過聯鎖控制，實現了在整個控制過程中觸發角α不小于功率因素角 ，保證了控制裝置正常可靠的工作。
為穩定負載電流，特設置了一個電流反饋電路。如圖9，電流互感器檢測到的主回路電流信號，經全波整流、濾波、分壓送到由運放IG1－3組成的電壓比較放大器的3腳，與2腳上的設定電壓進行比較放大后輸出大于2V的反饋電壓U反送入信號處理電路中，經由IG1－2組成的阻抗變換電路處理后，作為GYO3觸發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電路同步，本實用新型還設置了相序保護電路。如圖10，三相交流電源經電阻、穩壓管限流整形后，依次將UA和UB加到雙D觸發器的時鐘端3腳和11腳上，C相電壓VC經微分加到復位端10腳上，在13腳上輸出有方波脈沖，當相序正確時，方波經RC低通濾波后使晶體管T2－2導通輸出低電平，當錯相或斷相后，13腳輸出低電平方波，T2－2截止輸出高電平，高電平經開關二極管送至T2－1的基極使繼電器J吸合，進而關閉GYO3觸發脈沖并報警。
根據本實施例制做的晶閘管交流感性負載控制裝置，具有無噪音、無火花、調壓平穩、控制精度高、沖擊電流小、耗電少等特點，特別適用于鹽浴爐等帶變壓器的感性負載作用。
權利要求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載控制裝置，主電路和控制電路裝在柜體內，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)和調節旋扭(10)，主電路由空氣開關(HZ)、快速熔斷器(FFU)和三組反并聯的晶閘管組成，控制電路由觸發電路、信號處理電路、手動電路和保護電路組成，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構，上柜體(4)為儀表面板柜，中柜體(2)內裝有控制電路，下柜體(1)內裝有晶閘管主電路，晶閘管是裝在一個油箱(12)內，油箱置于下柜體內；B、在儀表面板(3)上還裝有一個調節儀表(8)，調節儀表(8)為一具有自整定功能的智能調節儀表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、觸發電路為一以專用觸發集成片GY03為核心的觸發電路(15)其中觸發器的1腳為同步信號輸入端，接在三相交流電源上，經內部電路處理后，由2腳輸出8V和2V的100Hz鋸齒波電壓到內部電壓比較器的一個輸入端6腳，比較器的另一輸入端5腳上接有由信號處理電路輸入的8V～2V的控制比較電壓，經內部脈沖調制，整形放大處理后由10腳輸出20KHz的觸發脈沖序列，經下一級的晶體放大電路(16)放大隔離后送至主電路晶閘管的控制極G上；E、信號處理電路為一由運放器IC1-1、IC1-2組成的接口電路，其輸入端是接在智能調節儀表SR24的輸出端子(m、n)上，輸出端是接在觸發器GY03的5腳上；F、手動電路(17)設計在信號處理電路中，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，接在兩級運放器IC1-1、IC1-2之間，電位器W1-1的滑動頭(11)設在柜體的儀表成板上；G、在控制電路中還設置有一個聯鎖電路，聯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，降壓整形電路設計在觸發電路中，由電阻R3-20、R3-21、R3-6和穩壓管D3-4組成，取樣變壓器的輸出電壓經降壓整形后接在觸發器Gr03的封鎖腳3腳上。
2.如權利要求1所述的控制裝置，其特征在于油箱(12)有左中右三個，通過油管(13)連接在一起，在每個油箱內放有一組反并聯晶閘管，在油箱的外部設有散熱片(14)或散熱管。
專利摘要本實用新型給出了一種電器負載的控制裝置——晶閘管交流感性負載控制裝置。該控制裝置由柜體、主電路、觸發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構，儀表面板上配置了智能調節儀表。主電路由三組反并聯晶閘管組成了三相三線調壓電路，觸發控制電路采用了專用集成觸發器GY03和設置了聯鎖電路，保證了控制裝置的可靠觸發和正常工作。本控制裝置調壓平穩、控制精度高，特別適用于鹽浴爐等感性負載使用。
文檔編號H02H7/122GK2206516SQ9420950
公開日1995年8月30日 申請日期1994年5月4日 優先權日1994年5月4日
發明者王玉, 王貴勇 申請人:宣化區清遠電器廠