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中頻電源的零壓啟動裝置結構及工作原理

鉅大LARGE  |  點擊量:1685次  |  2020年06月16日  

中頻電源的啟動性能是最重要的性能指標,它的好壞直接影響設備的品質和使用性能。因此,啟動問題一直是業內研究的重點和難點,人們采用各種方法改善啟動性能,如:充電啟動法、并聯啟動法、他激轉自激法、預充磁啟動法等,這些方法在一定程度上改善了啟動性能,但這些傳統的啟動方式還是存在線路復雜、成本較高、故障率高等缺點。為降低設備成本、優化和簡化設備結構,在工程實踐中摸索出了一種全新的啟動方式——零壓啟動。本文對其結構原理加以闡述。


1零壓啟動裝置的結構和工作原理


1.1零壓啟動裝置的結構


零壓啟動是一種全新的啟動方式,它沒有額外新增任何輔助裝置,線路簡潔,成本低,經長期生產實踐檢驗,其啟動性能非常優越。


圖1為逆變主電路的原理圖,L0是啟動磁環,TA是電流互感器,TV是電壓互感器,分別為反饋電路供應檢測電流和檢測電壓信號。


圖2為反饋電路的原理圖,T是隔離變壓器,Rp是逆變角調整電位器,VDl~VD4是反并聯二極管。


1.2零壓啟動的工作原理


零壓啟動是利用干擾信號使負載LC起振,出現自激振蕩,反饋電路捕捉自激信號,控制電路則對信號進行放大整形,輸出與負載振蕩頻率同步、相位相差180°的控制脈沖,控制逆變橋晶閘管。具體過程是:電路通電時,各種干擾信號通過RC吸收電路以及分布電容耦合至負載電路,撞擊負載LC使之出現自由振蕩,電流互感器TA、電壓互感器TV將振蕩電流和電壓信號傳遞至反饋電路,兩信號在反饋電路中疊加合成,之后送入逆變控制電路,控制電路出現信號脈沖控制逆變晶閘管。


零壓啟動的技術關鍵是如何捕捉微弱的自激信號。為此反饋電路采用了高變比(1:500)的電流互感器TA,并在電流反饋回路中串聯四只反并聯二極管VDl~VD4,當信號微弱時,二極管工作在非線性區域,從而可以獲得較高的輸出阻抗與隔離變壓器T匹配。在電源正常工作時,VDl~VD4又呈現較小的正向電阻,與反饋信號較強相均衡。T為高輸入/輸出電阻隔離變壓器,逆變觸發電路的輸入級為高輸入內阻、高靈敏度的集成放大電路。采取該技術措施后即便自激信號再微弱也能將其捕獲進行處理,形成逆變橋晶閘管所需的有效觸發信號,實現了用自激信號直接啟動電源的目的。


由于諧振回路等效電阻較小和補充能量的不足,在負載諧振電路出現有效自激信號的時間很短,加之對自激信號進行處理的電路有延時陛,因而在啟動瞬間不易捕捉到自激信號,容易造成逆變失敗。為此,在負載諧振回路設置一個啟動磁環L0,如圖l所示。其原理是:在負載回路振蕩期間,L0兩端必出現一個自感電動勢,該自感電動勢總是阻礙原來電流變化的。即在相同的啟動時間內減少了自激信號的衰減速度,使出現自激信號的周期數新增,為捕捉自激信號贏得了時間,提高了啟動的可靠性。另外,由于L0是磁環,只有在電流很小時才起用途,電源啟動后很快會磁飽和,不會對電源正常工作出現影響。


有關零壓啟動的原理業內有很多爭論,也有很多提法,一直沒有明確的說法和定論,本文認為零壓啟動的關鍵誘因就是干擾信號,啟動時干擾信號越強越容易啟動。電抗器LD有濾波用途,若將其短路則有助于啟動,而在其后直流電壓端(圖1中VT1至VT4間)并聯一電容將干擾信號濾除則很難啟動;若將逆變橋斜臂(VT1、VT3或VT2、VT4)短路,干擾波能順利越過逆變橋,很容易使電源啟動,特別是對并聯機非常有效,并聯機常常以此作為輔助啟動的手段。


2性能比較


與其它啟動方式相比,零壓啟動具有無可比擬的優勢。


首先是啟動平穩,零壓啟動是從零電壓開始逐漸啟動的,啟動過程沒有任何沖擊,特別是重載啟動優勢更為明顯;其次,線路結構簡單,基本沒有新增額外的輔助裝置,不像其他方式都有一套專門的啟動裝置;再次,元器件少、故障率低、成本低,容易檢修。


3結論


零壓啟動是在長期的工程實踐中摸索出來的一種啟動方式,它大大簡化和優化了設備結構,一經出現便被各個廠家廣泛采用。但它卻一直沒有扎實可靠的理論依據,有關它的啟動機理也鮮見書刊文字,業內更是說法不一,沒有統一定論。本文對其原理做了初步探討。


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