专利名称：一种真空感应熔化炉逆变器电源控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子技术和检测技术，特别提供了一种真空感应熔化炉逆变器电源控制系统。
背景技术：
现有的国产中频炉，启动慢、效率低、耗电量大、分离件、故障率高、技术明显落后，维修调整都很不方便。相比较而言，进口设备耗资巨大，控制系统十分复杂，所用的集成电路通用性差，给管理、使用和维修带来极大的不便。
市场期望一种设备费用低，维护和使用简便，安全性高，通用性好，效率高的产品。
技术内容本实用新型的目的是提供一种真空感应熔化炉逆变器电源控制系统。
本实用新型一种真空感应熔化炉逆变器电源控制系统，主要由三部分构成触发脉冲形成电路、触发脉冲放大电路、功率给定及控制电路；以上这三部分是整个控制系统的核心，其特征在于触发脉冲形成电路中的脉冲振频取决于函数发生器SE566H，它性能稳定、而且频率范围最适合本系统的要求，通过其3脚输出方波，经由J-K触发器MC14027和单稳态触发器MC14528B产生触发脉冲，所产生的脉冲频率由函数发生器SE566H的5脚电压决定，脉冲的宽度单稳态触发器的外接电阻和电容决定；
触发脉冲放大电路选用场效应管V17、V20作为放大元件，它们功率较大，适合各种功率的中频炉，而且场效应管V17、V20放大的脉冲上升沿和下降沿都较稳定；功率给定及控制电路要求保证函数发生器SE566H控制端5脚电位在-1～-2伏之间正常工作产生方波，由IC18组成的两个R-S触发器其输出端控制着触发脉冲输出与否，电位器R6用来限制频率不超过规定值。功率给定和功率反馈信号同时加到一个运放的输入端，其输出为两路，一路作为控制信号，保证函数发生器SE566H的控制端电压在所要求的范围内，另一路作为输出功率大小的信号，以区别输出的是高功率还是低功率。通常我们设定100KW以下的为低功率，100～150KW为高功率。
本实用新型真空感应熔化炉逆变器电源控制系统，其特征在于在控制系统中添加直流稳压电路，选用同一型号的三端稳压单元进行电压转换，能够输出符合需要的共地的直流稳压电源。
本实用新型真空感应熔化炉逆变器电源控制系统，其特征在于在控制系统中添加电流极限电路，其由绝对值电路、-1电路、比较电路和显示电路组成；当电流正常时，比较器输出负电压，D4和V9均截止；当电流超过规定值时，比较器输出正电压，D4和V9均导通，函数发生器停止工作，保护真空感应熔化炉内容物以及可控硅电路元件等。
本实用新型真空感应熔化炉逆变器电源控制系统，其特征在于在控制系统中添加电压极限电路，其由绝对值电路、-1电路、比较电路和显示电路组成；当电压正常时，比较器输出负电压，D4和V12均截止；当电流超过规定值时，比较器输出正电压，D4和V12均导通，函数发生器停止工作，起保护作用。
本实用新型真空感应熔化炉逆变器电源控制系统，其特征在于在控制系统中添加TOT极限电路，其由绝对值电路、放大电路、比较电路和显示电路组成，当TOT正常时，比较器输出负电压，D31和V23均截止；当TOT过短时，比较器输出正电压，D31和V23均导通，函数发生器停止工作，起保护作用。同时通知操作者及时排除故障。
当可控硅恢复时间过短时，函数发生器不工作。
本实用新型真空感应熔化炉逆变器电源控制系统，其特征在于在控制系统中添加功率极限电路，其主要由放大电路、滤波电路、比较电路和显示电路组成；当功率超过规定值时，函数发生器停止工作。
本实用新型中，电流、电压、TOT、功率极限电路，其电路形式几乎完全一样，他们都是把由主电路来的交流信号变成脉动直流，又经滤波后变成直流电压信号，此电压信号和一固定电压信号同时加到一个运放的输入端，当信号没有超过设定值时，函数发生器SE566H正常工作；当信号超过规定值时，函数发生器SE566H能自动停止工作以保护电路中的各元件。这种设计是非常必要的，它既保证了控制电源乃至系统整体的正常使用，又保护了价格十分昂贵的逆变器可控硅。
本实用新型的优点整个真空感应熔化炉熔化电源只有一块控制板，特点是集成度高、故障率低、技术先进、容易掌握、使用和维修方便、工作效率高，适用于各种功率中频炉的电源控制。
图1过流保护电路；
图2过压保护电路；图3 TOT保护电路；图4超功率保护电路；图5功率给定及控制电路；图6触发脉冲形成电路及高频率极限电路；图7触发脉冲放大电路；图8直流稳压电源电路；图9电源控制系统总体电路原理示意图。
具体实施方式
附图9所示为真空感应熔化炉逆变器电源控制系统总体电路原理示意图。在附图1左上部，虚线框内为逆变器可控硅主回路，其作用是为真空感应熔化炉加热线圈提供加热熔化电源，以进行工件加工。图下部为真空熔化电源系统控制板，其作用是用于逆变器的可控硅触发脉冲形成、放大、功率给定及控制。在电源系统控制板外围部分有直流稳压电路，还可以在电流、电压、功率和TOT极限电路中的选择任意几种组合。以上所述各分支部分的电路图参见图1～图8。
在实际应用中，我们在真空感应熔化炉逆变器电源控制系统总体电路基本相同(其中真空熔化电源系统控制板完全相同，只是外围电路不同)的前提下，根据实际需要，可以就真空熔化电源系统控制板外围电路中的电流、电压、功率和TOT极限电路进行灵活的选用。
下面我们仅就其中的多种匹配选择实施方式简单举例如下实施例1(参见附图1～8)
一种真空感应熔化炉逆变器电源控制系统，其核心部分由三部分构成触发脉冲形成电路、触发脉冲放大电路、功率给定及控制电路；外围部分有直流稳压电路、还有电流、电压、功率和TOT极限电路。
触发脉冲形成电路中的脉冲振频取决于函数发生器SE566H，它性能稳定、而且频率范围最适合本系统的要求，通过其3脚输出方波，经由J-K触发器MC14027和单稳态触发器MC14528B产生触发脉冲，所产生的脉冲频率由函数发生器SE566H的5脚电压决定，脉冲的宽度单稳态触发器的外接电阻和电容决定。
触发脉冲放大电路分别选用三极管V16、V19和场效应管V17、V20作为放大元件，将上述过程中形成的触发脉冲变成高能触发脉冲，然后送到逆变器可控硅触发极，两组脉冲的相位相差180度，用来控制逆变器的4只可控硅有序工作，将直流电压逆变为我们所需要的交流单相电压。其中频频率取决于函数发生器SE566H输出方波的频率。本实施例中所选用的场效应管V17、V20放大的脉冲上升沿和下降沿都较稳定；在功率给定及控制电路中，熔化炉的输出功率有外部电位器决定。其电压信号加到运放A4的正向输入端；而功率反馈信号经电组R18加到A4的反向输入端一路去控制三极管V10，显示出功率的大小，以区别输出的是高功率还是低功率。本实施例中我们设定100KW以下的为低功率，100KW以上为高功率；另一路经V1、V2等控制电路，在正常情况下，要求保证函数发生器SE566H控制端5脚电位在-1～-2伏之间，使得函数发生器能正常工作，产生方波。在本部分电路中，重要的是，由IC18组成的两个R-S触发器其输出端控制着触发脉冲输出与否；另外，电位器R6是用来限制频率以使其不低于规定值的。
本实施例在控制系统中包含有直流稳压电路，选用同一型号的三端稳压单元进行电压转换，将两组24V直流电压变成±15V稳压电源，作为系统的电源。
本实施例在控制系统中包含有电流极限电路，其由绝对值电路、-1电路、比较电路和显示电路组成；当电流正常时，比较器输出负电压，D4和V9均截止；当电流超过规定值时，比较器输出正电压，D4和V9均导通，函数发生器停止工作，同时电流指示灯亮，保护真空感应熔化炉内容物以及可控硅电路元件等。
本实施例在控制系统中包含有电压极限电路，其由绝对值电路、-1电路、比较电路和显示电路组成；当电压正常时，比较器输出负电压，D4和V12均截止；当电压超过规定值时，比较器输出正电压，D4和V12均导通，函数发生器停止工作，起保护作用。同时电压指示灯亮，通知操作者及时排除故障。
本实施例在控制系统中还包含有TOT极限电路，其由绝对值电路、放大电路、比较电路和显示电路组成。其作用是防止可控硅因恢复时间过短而损坏。TOT信号来自于主电路电压互感组。当TOT正常时，比较器输出负电压，D31和V23均截止；当TOT过短时，比较器输出正电压，D31和V23均导通，函数发生器停止工作，起保护作用。同时通知操作者及时排除故障。
本实施例在控制系统中还包含有功率极限电路，其主要由放大电路、滤波电路、比较电路和显示电路组成；当功率正常时，比较器输出负电压，D6个V11截止；当功率超过规定值时，比较器输出正电压，使得D6个V11均导通，并使得函数发生器SE566H停止工作。
实施例2(参见附图5～8)一种真空感应熔化炉逆变器电源控制系统，由触发脉冲形成电路、触发脉冲放大电路、功率给定及控制电路和直流稳压电路构成；其中触发脉冲形成电路、触发脉冲放大电路、功率给定及控制电路、直流稳压电路结构及其功能介绍与实施例1同。
实施例3(参见附图1～4、6～8)一种真空感应熔化炉逆变器电源控制系统，其核心部分由三部分构成触发脉冲形成电路、触发脉冲放大电路、功率给定及控制电路；外围部分有直流稳压电路、还有电流和电压极限电路组成。
触发脉冲形成电路、触发脉冲放大电路、功率给定及控制电路、直流稳压电路、电流极限电路、电压极限电路及其功能与实施例1相同。
权利要求1.一种真空感应熔化炉逆变器电源控制系统，主要由三部分构成触发脉冲形成电路、触发脉冲放大电路、功率给定及控制电路；其特征在于触发脉冲形成电路中的脉冲振频取决于函数发生器SE566H，触发脉冲由J-K触发器MC14027和单稳态触发器MC14528B产生，所产生的脉冲频率由函数发生器SE566H的5脚电压决定；触发脉冲放大电路选用场效应管V17、V20作为放大元件；功率给定及控制电路要求保证函数发生器SE566H控制端5脚电位在-1～-2伏之间正常工作产生方波，由IC18组成的两个R-S触发器其输出端控制着触发脉冲输出与否，电位器R6用来限制频率不超过规定值。
2.按照权利要求1所述真空感应熔化炉逆变器电源控制系统，其特征在于在控制系统中有直流稳压电路，选用同一型号的三端稳压单元进行电压转换。
3.按照权利要求1所述真空感应熔化炉逆变器电源控制系统，其特征在于在控制系统中添加电流极限电路，其由绝对值电路、-1电路、比较电路和显示电路组成；当电流超过规定值时，函数发生器停止工作。
4.按照权利要求1所述真空感应熔化炉逆变器电源控制系统，其特征在于在控制系统中添加电压极限电路，其由绝对值电路、-1电路、比较电路和显示电路组成；当电压超过规定值时，函数发生器停止工作。
5.按照权利要求1所述真空感应熔化炉逆变器电源控制系统，其特征在于在控制系统中添加TOT极限电路，其由绝对值电路、放大电路、比较电路和显示电路组成，当可控硅恢复时间过短时，函数发生器不工作。
6.按照权利要求1所述真空感应熔化炉逆变器电源控制系统，其特征在于在控制系统中添加功率极限电路，其主要由放大电路、滤波电路、比较电路和显示电路组成；当功率超过规定值时，函数发生器停止工作。
专利摘要一种真空感应熔化炉逆变器电源控制系统，主要由三部分构成(1)触发脉冲形成电路其脉冲振频取决于函数发生器SE566H，触发脉冲由J－K触发器MC14027和单稳态触发器MC14528B产生，所产生的脉冲频率由函数发生器SE566H的5脚电压决定；(2)触发脉冲放大电路选用场效应管V17、V20作为放大元件；(3)功率给定及控制电路要求函数发生器SE566H的5脚电位在－1～－2伏之间正常工作产生方波。本实用新型的优点是整个真空感应熔化炉熔化电源只有一块控制板，集成度高、故障率低、技术先进、容易掌握、使用和维修方便、工作效率高，适用于各种功率中频炉的电源控制。
文档编号H05B6/02GK2737109SQ20042010844
公开日2005年10月26日 申请日期2004年10月22日 优先权日2004年10月22日
发明者周永青, 郭旭, 李剑秋, 王俊涛, 王伟, 陈静芳 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司