中频电源的调功、控制、保护及起动

一、中频电源调功

中频电源的功率就是逆变器的输入功率，它可以用下式表示：

     Pout=UL2/Roe………………………………………………（3）

式中，UL——负载中频电压；

       Roe——负载回路的交流等效阻抗。

对采用并联逆变的中频电源，其中频电压UL可用（2）式表示，它对直流电压成正比关系。由此可见，调节整流桥输出电压的大小，就可调节中频电源的输出功率，而整流输出电压是通过控制整流触发移相角来实现的。

在第四节中曾指出，整流触发脉冲的延时是通过数字计数器计数实现的。由于计数器的计数设定值是一定的，因此改变计数脉冲的周期就可改变触发脉冲的延迟时间。

电压控制电路中的CD4046集成芯片就是用来构成压控振荡器的，调功旋钮输出的电压信号送到压控振荡器的压控输入端，就可改变振荡频率，从而改变整流触发移相角。   

二、中频电源控制

对并联逆变中频电源而言，设计的控制电路有电流负反馈控制电路、限流调节电路和限压调节电路。

电流负反馈信号随交流电网输入电流的增加而线性增加，该信号输入到压控振荡器的压控端，逐渐降低压控振荡器的振荡频率，起到电流负反馈的作用，调节电位器P303可调节负反馈的强弱。

限流调节电路和限压调节电路实际上是两个P I调节器，它们分别由U203：C和U303：C构成，监视电源的电网输入电流和中频输出电压，如发现超出设定值（分别由电位器P302和P202设定），就输出一定的电压去降低压控振荡器的频率，也即增大整流相控触发角，降低整流输出电压，从而限制了电流和电压的继续增加，起到自动控制作用。

本装置的控制电路具有限压限流特性陡峭、稳定、没有低频振荡或荡幅极小的优点。

需要说明的是，所有的控制信号及手动调功信号通过加法器U203：A合成为一个电压信号来控制压控振荡器的振荡频率的。

三、中频电源保护

中频电源的保护功能是针对电源的各种异常和故障而设计的。主要有过电流保护电路和过电压保护电路。

在第四节曾经指出，整流触发移相角a>90° 的状态称为整流桥的逆变工作状态，其实质是负载向电网反馈能量，利用这一特点，可实现电源的自我快速保护。例如，当电源出现负载短路或逆变桥直通时，直流电流和电网输入电流将迅速增加，保护电路监测到有这信号后，立即将整流移相角增大至大于90°（一般150°左右），则电流开始下降，滤波电感中储存的能量全部反馈回电网，从而起到保护作用。

过电流保护电路监视三相进线电网电流。当电流超过整定值时，由U301：A构成的比较器输出负脉冲，将触发器U301：B的输出置位为高电平“1”，该信号使压控振荡器停振（此时整流触发移相角增至150°），即整流桥进入逆变工作状态，同时点亮过流指示灯以报警。

过电压保护电路用于保护逆变晶闸管免受中频电压（即并联补偿电容的电压过高）的损坏，其工作原理与电流保护电路是一样的，但过电压信号除使压控振荡器停振和点亮过电压指示灯外，还短时间开启一个高频振荡器（振荡频率大于10kHz），高频振荡器的工作时间大约为100mS，高频脉冲同时加到四只逆变管的门极，致使逆变桥直通，即逆变晶闸管不承受电压，补偿电容的能量在负载中迅速消耗，而储能电感中的能量反馈回电网，并自动停机。

本装置的保护电路具有保护速度快（尤其是过电压保护电路）、可靠性高的优点。

四、中频电源起动

在逆变器及其触发电路一节中已谈及，为使逆变器正常工作，逆变触发频率应略高于负载谐波频率。因负载参数随工件的多少及工件的温度等因素而变化。故逆变器触发信号应来自负载本身。但是逆变器未工作时是无信号可取的，这就产生了逆变器起动的问题。本装置采用独有的直接起动法（或称为零电压起动）：

1、在电流取样电路中串联了正反向相并二极管，由于二极管的非线性伏安特性，在起动之初，电流信号较强，起动的角度较大，因而逆变管的关断时间较长，弥补了起动时关断反压低、起动能力弱的不足。正常工作时，二极管的等效阻抗低，j角又减小至正常工作要求值。

2、在起动电路中，逆变触发器脉冲形成电路采用了高灵敏度的电压比较器LM311，从而提高了启动电路的灵敏度。

3、为使晶闸管中频电源在a角的控制电压Ua的上升过程中直接自行起动，本装置设计了自起动电路。比较器的U304：B监视直流电流，比较器的U304：A监视中频电压。当直流电流信号已经建立，而中频信号仍然没有，则直流信号使Ua降至0，即自动停机。待逆变桥恢复阻断后，再重新上升，如中频信号在直流信号之前建立，则标明逆变电路已经起振，起动成功，此时直流信号不再起作用，Ua继续上升至给定值。

本装置的起动电路具有简单、快速、安全的优点