400HZ中频电源设计
目录
1引言 (1)
2设计要求 (1)
3400H z中频电源的硬件原理与设计 (1)
3.1振荡电路 (2)
3.2分频电路 (2)
3.3积分电路 (4)
3.4放大电路 (6)
4.2控制电路的原理与设计方案 (9)
5测试结果 (11)
6结
论 (12)
参考文献 (13)
致谢………………………………………………………………………………………
1 4
附录系统电路图 (14)
英文资料及中文翻译 (15)
1 引言
400Hz中频电源，可广泛应用于舰艇，飞机及机载设备以及工业控制设备，例如，旋转变压器是一种信号检测设备，通过角度的改变，可实现输出电压的改变，进而为控制设备提供控制信号。利用400Hz中频电源给旋转变压器供电，可以实现系统电信号的控制，将非电量转变成了电量。
在航天航空设备中，中频电源性能的优劣和可靠性将决定着航行器的安全行驶与战斗力的发挥。新型中频电源自动控制系统具有电路简单，可以实现复杂的控制，控制灵活且具有通用性的优点。当电源本身特性发生变化时候，完全可以通过对软件参数进行修改来对电路进行改动，可以为进一步实现集中控制带来方便。采用新型数字控制系统后，中频电源具有启动平稳、运行稳定、控制精度高、调试与维修方便、体积小等优点。
2 设计要求
(1) 实现输出频率为稳定的400Hz正弦波。
(2) 输出波形没有明显失真。
(3) 输出电压为25V～65V连续可调（有效值）。
3 400Hz 中频电源的硬件原理与设计
4MHz 信号基准电源，通过分频电路进行分频得到400Hz 的信号，经过积分电路将方波转化为正弦波，为提高电压的幅值还要经过放大电路进行放大，再通过升压变压器使最后的输出电压的有效值在25V ～65V 之间。通过检波电路得到直流电压，AD 采集首先将模拟信号转变成数字信号后，再将采集到的电压值送到单片机中，最后通过单片机送到数码管显示电压，为保证放大电路中TDA7294的正常工作，单片机控制系统还通过稳压电路为其提供电压。 中频电源设计原理流程图如图3－1所示。
图3－1 400Hz 中频电源设计原理流程
3.1 振荡电路
为得到频率稳定性很高的振荡信号，多采用由石英晶体组成的石英晶体振荡器。石英晶体的电路符号及振荡电路如图3－2所示。
0.01uf
C1GND
10V
图3－2 振荡电路
在石英晶体两个管脚加交变电场时，它将会产有利于一定频率的机械变形，而这种机械振动又会产生交变电场，上述物理现象称为压电效应。一般情况下，无论是机械振动的振幅，还是交变电场的振幅都非常小。但是，当交变电场的频率为某一特定值时，振幅骤然增大，产生共振，称之为压电振荡。这一特定频率
就是石英晶体的固有频率，也称谐振频率。
石英晶体的选频特性非常好，串联谐振频率fs也极为稳定，且等效品质因数Q值很高。只有频率为fs的信号最容易通过，而其他频率的信号均会被晶体所衰减。
电路中并联在两个反相器4069输入，输出间的电阻R的作用是使反相器工作在线性放大区，R的阻值分别为3.3k和2.7k。电容C1用于两个反相器间的耦合，而C2的作用，则是抑制高次谐波，以保证稳定的频率输出。电容C2的选择应使2πRC2fs≈1，从而使RC2并联网络在fs处产生极点，以减少谐振信号损失。C1的选择应使C1在频率为fs时的容抗可以忽略不计。
电路的振荡频率仅取决于石英晶体的串联谐振频率fs，而与电路中的R，C 的数值无关。这是因为电路对fs频率所形成正反馈最强而易于维持振荡。
为了改善输出波形,增强带负载的能力，通常在振荡器的输出端再加一级反相器4069。输入的信号为4MHz，这样输出的信号频率为4MHz。
3.2 分频电路
3.2.1 CD4024分频器
然后进入CD4024分频器[1]。CD4024是多位二进制输出串行计数器，它是7位的串行计数或分配器。如图3－3所示。
图3－3 CD4024分频器
是由D型触发器组成的二进制计数器。多位二进制计数器主要用于分频和定时，使用极其简单和方便。
CD4024特点是IC内部有7个计数级，每个计数级均有输出端子，即Q1～Q7。CD4024计数工作时，Q1是CP脉冲的二分频；Q2又是Q1输出的二分频；Q3又是Q2输出的二分频……所以有f Q7＝f2cp。
所以进入CD4024的信号4096KHz在Q1端输出的信号为2048KHz，在Q2端输出的信号为1024KHz，在Q3端输出的信号为512KHz，在Q4端输出的信号为256KHz，在Q5端输出的信号为128KHz，在Q6端输出的信号为64KHz，在Q7端输出的信号为32KHz。然后32KHz的信号又进入一个CD4024分频器，在第二个
分频器的Q1端的输出信号为16KHz，在Q2端的输出信号为8KHz，在Q3端的输出信号为4KHz。
这样输出频率为4KHz的信号又进入下一个分频器74LS90。
3.2.2 74LS90计数器
74LS90是异步十进制计数器[2]。其逻辑电路图和引脚图如图3－4所示。
它由1个1位二进制计数器和1个异步五进制计数器组成。如果计数脉冲由CLK0端输入，输出由Q0端引出，即得二进制计数器；如果计数脉冲由CLK1端输入，输出由Q1～Q3引出，即是五进制计数器；如果将Q0与CLK1相连，计数脉冲由CLK0输入，输出由Q0～Q1引出，即得8421码十进制计数器。因此，又称此电路为二－五－十进制计数器。
图3－4 74LS90计数器管脚图
本设计中信号由CLK1端输入，输出由Q1～Q3引出，即是五进制计数器。也可看成五分频器，即Q3是CLK1输出的五分频，Q2是Q3输出的五分频……4KHz 信号输入在Q3端输出是800Hz信号。此点输出波形为脉冲波形。
输出为800Hz的信号又进入下一个分频器－D触发器。
3.2.3 D触发器
边沿型D触发器如图3－5所示。
图3－5 D
触发器
800Hz
边沿型触发器[3]的特点是，输出状态发生变化的时刻只能在时钟脉冲CP 的上升沿触发。输出状态Qn+1的值仅仅取决于Qn 及CP 信号有效沿时刻的输入信号，具备这种特点的触发器就叫做边沿型触发器。
D 触发器是一种延迟型触发器，不管触发器的现态是0还是1，CP 脉冲上升沿到来后，触发器的状态都将改变成与CP 脉冲上升沿到来时的D 端输入值相同，相当于将数据D 存入了D 触发器中。表 3－1 是边沿型D 触发器的功能表。
表3－1 边沿型D 触发器
从功能表写出D 触发器的特性方程为：
D Qn =+1 （3.1）
D 触发器为二分频触发器。即从Q 输出的信号为400Hz 的方波。 400Hz 方波要进行二次积分，整形变成正弦波。
3.3 积分电路
3.3.1 方波变三角波
电路如图3－6（a
）所示。由图可见，在理想条件下，
图 3－6（a ）基本积分电路
dt
t dUo C
R
t Ui )()(-= (3.2)
如果电容两端的初始电压为零，则
(3.3)
当U i (t)是幅值为E i 的阶跃电压时
(3.4)
?-
=1
01)(Uidt
RC
t Uo ?-
=-
=1
11)(Eit
RC
Uidt RC
t Uo
此时，输出电压U o (t)随时间线性下降，如（3－3）可知，时间常数RC 的数值越大，达到给定的U o 值所需要的时间越长。
Ei Ui(t)t
U i (t )
t
0T
Uo(t)0
U o (t )
t
图3－6（b ） 图3－6（c ） 输入为阶跃电压时的输出波形 输入为方波时的输出波形
当U i (t)是峰值振幅为U ip-p 的方波时，U o (t)的波形则为三角形波，如图3－6（c ）所示。这时，根据式（3.4），输出电压的峰—峰值为
??
?
??-=
-2T RC p Uip p Uop （3.5）
在实际的积分电路中，通常都在积分电容C 的两端并接反馈电阻R f 如图3－6（a ）所示。R f 的作用是产生直流负反馈，目的是减小集成运放输出端的直流漂移。但是，R f 的存在将影响积分器的线性积分关系，这时，输出积分波形将如图3－6（b ）虚线所示。因此，为了改善积分器的线性度，R f 值取大些，但太大对抑制直流漂移不利，因此，R f 应取适中的数值[4]。 3.3.2 三角波变正弦波
如图3－7所示。
经过二次积分所得到的波形是正弦波，但此时正弦波是带有直流的波形，频率
是400Hz 。经过整形滤出直流波形变成正弦波。
Uo(t)t
Uo(t)
t
图3－7 三角波变正弦波
三角波再经过一次积分变成正弦波[5]。
然后进入放大电路，输出电压的幅度不够所以要经过多次放大。
3.4 放大电路
3.4.1 负反馈放大
反馈：可描述为将放大电路的输出量（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的方式送回放大电路的输入端。我们有时把引入反馈的放大电路称为闭环放大器，没有引入的称为开环放大器。
它可分为负反馈和正反馈。反馈输入信号能使原来的输入信号减小即为负反馈，反之则为正反馈。就是通过比较反馈前后的输入量的改变情况，若反馈后的净输入量减小则为负反馈，反之则为正反馈。（净输入量是反馈后的输入量）
判断的方法是：瞬时极性法。先将反馈网络与放大电路的输入段断开，然后设定输入信号有一个正极性的变化，再看反馈回来的量是正极性的还是负极性的，若是负极性，则表示反馈量是削弱输入信号，因此是负反馈。反之则为正反馈[6]。
负反馈对放大倍数的影响 (1) 负反馈使放大倍数下降
由放大倍数的一般表达式：
（3.6）
我们可以看出引入负反馈后，放大倍数下降了(1+FA)倍。 (2) 负反馈提高放大倍数的稳定性
我们用相对变化量来表示（对上式求导）：
（3.7）
从上式我们可以看出放大倍数的稳定性也提高了（1+FA ）倍。
负反馈可以使放大电路的非线性失真减小，它还可以抑制放大电路自身产生的噪声。
本设计选用的是加法电路如图3－9所示。
在反相比例放大器的基础上增加几个输入支路便组成反相求和运算电路。如图所示，其输出电压为 ??
?
??
+-=22
1
1
R Rf Ui R Rf Ui Uo （3.8） 如果21R R Rf ==，则 ()21Ui Ui Uo +-=。
图3－9 加法电路
经过两级负反馈放大调整，输出的仍为400Hz的正弦波形，电压幅值适当调节。
3.4.2 TDA7294放大
TDA7294是著名的ST意法微电子公司推出一款新型DMOS大功率音频功放集成电路，它具有较宽范围的工作电压，（VCC+VEE）=80V；较高的输出功率（高达100W的音乐输出功率），并且具有静音待机功能，以及过热、短路保护功能。很小的噪声和失真，其音质极具胆味，这缘于其内部电路从输入到输出都是场效应器件。
TDA7294实际功率能达到50W的功放IC,在过热保护方面的表现已经做得非常好。他们在功放IC的发热温度低于最高允许值时，输出信号波形始终都保持正常。必须在功放IC金属片上的温度到达115度之后，它们才关段输出。相对于其他大功率功放IC来说， TDA7294确实是其中的佼佼者。经实际使用证明：这款功放IC本身的静态输出背景噪声电压不大于0.25Mv,在4欧负载上输出1W 功率时的信噪比已大于75Db，在4欧负载上满功率输出50W功率时的信噪比将高达95Db。
TDA7294如图3－10所示。
该器件为15脚封装,各端脚作用如下：
⑴脚为待机端；⑵脚为反相输入端；⑶脚为正相输入端；⑷脚接地；⑸、⑾、⑿脚为空脚；⑹脚为自举端；⑺脚为+Vs(信号处理部分)；⑻脚为-Vs(信号处理部分)⑼脚为待机脚；⑽脚为静音脚；⒀脚为+Vs(末级)；⒁脚为输出端；⒂脚为-Vs(末级)。
图3－10 TDA7294芯片
TDA7294 主要参数如表3－2所示。
表3－2 TDA7294参数
TDA7294内部线路设计以音色为重点，兼有双极信号处理电路和功率MOS的特点，具有耐压高、低噪音、低失真度等特色，短路电流及过热保护功能使其性能更加完善。
TDA7294标准应用电路如图3－11所示,电路闭环增益为30dB，增大R3或减小R2可以提高放大器增益,反之增益下降；R4、C4决定待机时间常数，取值大时增加等待开/关时间，反之缩短时间；R5、R6、C3决定静音时间常数，取值大时静音时间延长，反之缩短；当控制端接低电位时为待机或静音状态。当控制端接Vs时，因（R5+R6）＞R4，⑽脚比⑼脚后升到高电位，而关机时先变为低电位，这就使待机和关机过程均在静音状态下进行，保证了放大器开关机无噪声。
图3－11 TDA7294标准应用电路
信号经C1、R1输入IC正相输入端⑶脚。R7和IC第⑵脚的R3、C3、C4构成负反馈网络，本放大器的闭环增益约34倍。⑼、⑽脚分别是待机、静音端，由于第⑽脚R、C网络时间常数比第⑼脚大，使得开关机均在静音下进行，避免了开关冲击声，C7为自举电容。
通过TDA7294放大后输出信号频率仍为400Hz，电压的幅值在40V左右。
然后通过升压变压器，变压比为1：4，得到的电压幅值为170V左右，则有效值在65V左右。经过检波电路后，得到直流电压，有效值在25V～65V之间，频率仍为400Hz。
4 电子控制单元电路
。
4. 控制电路的原理与设计方案
4.1 电源供给模块
(1)+V1和-V1的电源如图4－3所示。
L1A
图4－3 +V1和-V1供电模块
+V1和-V1分别提供+30V和-30V电压供给TDA7294所用。
①继电器的定义
继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。继电器也是一种电门，但与一般开关不同，继电器并
非以机械方式控制的，它是以一定的输入信号(如电流、电压或其它热、光非电信号)实现自动切换电路的“开关”。所以，它是一种自动电器元件。
②继电器的分类
继电器的分类方法较多，可以按作用原理、外形尺寸、保护特征、触点负载、产品用途等分类。
按作用原理分为：
电磁继电器（在输入电路内电流的作用下，由机械部件的相对运动产生预定响应的一种继电器）。
固态继电器（输入、输出功能由电子元件完成而无机械运动部件的一种继电器）。
时间继电器、温度继电器等。
③继电器工作原理
本设计中是一款固态继电器，固态继电器是一种由固态电子组件组成的新型无触点开关，利用开关三极管的开关特性，达到无触点、无火花、而能接通和断开电路的目的，控制信号通过三极管使发光二极管发光，光源促使与继电器相连的三极管导通，电能转换为磁能，从而使继电器开关闭合，这样就可以输出V1电压。
(2) V3和V5的电源如图4－4所示。
图4－4 V3和V5供电模块
V3和V5通过芯片7805分别提供+5V电压。
(3) V2和V4的电源如图4－5所示。
U13
图4－5 V2和V4供电模块
V2和V4通过芯片LM317分别提供+9V电压。
5 测试结果
(1)分步调试过程测量值如下表
调试过程中，振荡电路出来的频率是十分稳定的，因为本设计要求的频率稳定性特别高，所以一定要通过石英晶体振荡电路给整个电路一个稳定的信号。分频电路中因为CD4024是由D触发器构成的，所以出来的波形是方波。经过积分电路以后，正弦波是带有直流的，要通过整形，变成正弦波。在TDA7294放大之
前，电压的幅值都是不够大的，所以要经过TDA7294放大，放大倍数很大，由图表可以看出。 (2) 输出结果的测量
试验的结果通过对旋转变压器输出电压的测量，结果符合要求。
旋转变压器可以改变的最大变压比为0.45，如输入为10V 的电压，最大输出电压为4.5V 。本设计通过旋转变压器的旋转角度，电压在0～27V 可调。
用示波器查看，通过升压变压器以后的电压为170V 左右，也即为电压的峰峰值为170V ，则电压的有效值为22170÷＝60V 。所以输出电压的值为60V ，与设计所输出的电压值相吻合。
图5－1示波器显示电压的图形
图5－1为通过示波器显示的波形（示波器显示通过升压变压器后的波形），
电压为最大值为Vmax ＝170V ，也频率为400Hz,时间即为
t ＝ s 。电压的有效值为22170÷＝60V 。
6 结论
通过对400Hz 中频电源的设计的研究和试验，得出如下结论：
(1) 该电源最后通过对旋转变压器的旋转角度的改变进而改变其电压值的测量，符
合其最后输出电压的标准。
(2) 在此期间保证400Hz 频率的不变，波形没有明显的失真。
(3) 该系统结构简单，成本低，控制精确。可以用于舰艇，飞机及机载设备、雷
达、
导航等军用电子设备，以及其它需要400Hz 中频电源控制设备。
400
1
参考文献
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致谢
转瞬之间大学三年的生活已经接近尾声，从上学期毕业设计题目的选择到现在顺利的完成，在此过程中我非常感谢我的指导老师李杰老师，他们给予了我极大的帮助与支持使我受益匪浅。在不久的几个月，我也要踏上工作岗位，老师们那种踏实勤恳、一丝不苟、认真求实的优良品质和学习作风是值得我去学习和发扬的。
毕业设计是对我大学三年学习的总结和概括，基本融会了我所学到的知识，在本课题的研究上，虽然我遇到很多麻烦和困难，但是李杰老师给予了我很大支持和鼓励。从最初的实物制作到程序的编写，一遍一遍的重复调试，使我深深的感受到在任何时候都不要轻言放弃，做人如此，做事亦如此。设计过程加深了我对所学知识的掌握，同时也接触到不少新的知识，既增长了见识，又开阔了眼界。
最后我要对我的老师们说一句老师您辛苦了，衷心的谢谢您！
附录系统电路图
JP2
HEA DER 4
英文资料及中文翻译
FLIP-FLOPS
1 Intorduce
In this passage, we show how to design flip-flops, which operate as one-bit memory cells. Flip-flops are also called latches. Logic circuits constructed using flip-flops can have the present output be a function of both the past and present inputs. Such circuits are called senfiential logic circuits.
All flip-flops are based on the same principle: Positive feedback is used to produce a circuit that is bistable . A bistable circuit is one that has two stable operating points. Which operating point the circuit is in is called the state of the circuit. If the state can be sensed and changed, then the circuit can function as a one-bit memory element.
The simplest bistable circuit is constructed using two inverters in a loop as shown in Figure 1－1.This circuit only has two nodes, A and B. Because of the inverters, if A is high, B must be low and vice versa; hence, the circuit has two stable states.
The operation of the bistable circuit can also be viewed using a plot of the transfer characteristic of the two inverters in series, as shown in Figure 1－2. Part (a) of the figure shows the static transfer characteristic of one of the inverters. When the input voltage is below the threshold (a logical ZERO), the output voltage is high (a logical ONE). When the input voltage is greater than the threshold, the output voltage is low. In part (b) of the figure, we show the transfer characteristic that results from
putting both inverters in series. Any solution of the equations for this circuit must also lie on this characteristic. Because of the external connection, the input and output voltages of the series connection of the two inverters must be the same. Therefore, we draw a line with a slope of unity on the plot as well. This line is called the load line, because it represents the external load connection for the two inverters in series. Any solution of the equations for this circuit must also lie on the load line. Therefore, when the equations are simultaneously solved, the only possible operating points are found where the straight line intersects the transfer characteristic. There are three intersections on the plot, but only two of them are stable, as we will now demonstrate.
The point where the load line intersects the middle of the transfer characteristic is not stable. To see that this statement is true, suppose for the moment that the circuit is at this point. If the input voltage increases at all (due to noise or some change in the circuit), the output voltage of the inverters must also increase. But the output is input, so as it increases, it causes further increases in the output, and the original change is magnified. This positive feedback will quickly drive the circuit to the top operating point shown. At that point, the input and output of the two-inverter chain are high and the midpoint (νB in Figure 1－1) is low, so the circuit is stable and can remain in this state forever. If we started at the midpoint and let the input voltage decrease a bit, we would end up at the lower operating point, which is again stable.
In the sections that follow, we show how we can move this bistable circuit from one operating point to the other. The internal positive feedback will then hold the circuit at that state until we deliberately change it; hence, the circuit has memory.
Figure 1－1A bistable circuit
(a)
Vo
(b)
Figure 1－2 (a) One inverter and its transfer characteristic
(b) The transfer characteristic for two inverters in series and the
load line for the circuit
2 The Set-Reset Flip-Flop
A set-reset (SR) flip-flop is shown in Figure 2－1(a). A table describing the function of the circuit is shown in part (b) of the figure, and the schematic symbol is shown in part (c). This function table is similar to a truth table, but it describes a dynamic situation, not a static one. The output is the output at some discrete time, denoted by Q n , and the table includes an entry for the previous state of the flip-flop (Q n-1). Although the circuit is drawn differently, the two NOR gates are in series, just like the inverters in Figure 1－2(b). The configuration shown here is usually described as cross coupled. The flip-flop has two outputs that are complements of each other. We usually consider the Q output to be the state of the flip-flop.
Q
(a)
（b ）
(c)
Figure 2－1 (a) An SR flip-flop,
(b) a table describing the circuits function
(c) the schematic symbol.
The circuit operates in the following way: If both inputs (S and R) are zero, the previous state is retained. Suppose, for example, that Q n-1 is high (i.e., ONE). Then the output of the bottom NOR, which is -
Q
n-1 , will be low (i.e., ZERO), independently
of what S is. In this case, both inputs to the top NOR are low, so its output is high, as originally assumed. Now suppose that Q n-1 is low. In this case, both inputs to the bottom NOR are low, so -
Q n-1 is high. Therefore, the output of the top NOR, Q n-1, will be low, as assumed.
Now consider what happens when the set input, S, goes high while R remains low. The output of the bottom NOR, -
Q n-1 , will now go low, independent of what the previous state of the circuit was. With R low as well, this guarantees that Q n will go high (i.e, the flip-f lop has been “set”). Note that S does not have to stay high. Once the flip-flop is set, the S input can go low again, and the state will be retained. This sequence of events is illustrated in Figure 2－2 The figure shows that there is some delay through each gate, so it takes a time t d for the change at the gate input to affect its output.
R
S
Q
Q\
Figure 2－2 A timing diagram for the SR flip-flop. The arrows
indicate which transition causes the following change.
The operation of the reset input is similar. If R goes high while S is kept low, the output of the top NOR, Q n , will go low (i.e., the flip-flop is “reset”). With Q n and S both low, the bottom NOR output will be high. The reset input can go low again, and this new state will be retained. This sequence is also illustrated in Figure 2－2.
普传科技PI7800MF系列中频感应加热电源的应用 【前言】 普传科技股份有限公司根据冶金和石油行业特殊用途，基于公司产品研发战略，在成功开发冶金行业电磁搅拌器专用电源基础上，开发生产了新一代数字化控制高性能特殊电源——PI7800MF中频感应加热电源，主要应用领域有：金属熔炼、透热、钎焊、晶体生长、稀有金属加工及石油工业的感应电加热采油（稠油井的空心抽油杆电加热）、石油集输管道的感应加热等设备，还可以应用于集输管道加热和其它类型的中频电源相比，在结构、性能及可靠性方面，具有非常明显的优势，控制电路采用高性能专用32位DSP及大规模数字专用集成电路，IGBT/IPM功率器件，整流控制、逆变控制、功率调节、操作接口、保护等部分均集成在一块控制板上，调试、维护方便，可靠性提高，节能效果好。 在石油工业应用上，由于中频电源涡流感应加强,导致集肤效应更强,漏磁减少,因此电加热效果大大好于工频电源。该设备可替代现有的工频加热电源，节能效果达到30%以上，大大地降低了采油生产能源的消耗。本专用电源对电网没有污染，与同类产品相比，提高了电源的可靠性，减少了因停机造成的生产损失。 一、电源基本框图及原理 1.1 电路基本构成如下： TI DSP 1.2 原理：中频加热电源主电路为AC-DC-AC变频结构，由整流电路、滤波、逆变电路和保护电路组成。其工作原理是将三相50Hz工频交流电经过三相全控整流桥整流成电压可调的脉动直流，再通过电容将脉动的直流电滤波变成光滑平稳的直流电送到单相 逆变桥，最后通过逆变桥将直流电变成单相频率可调的中频交流电供给负载。采用三 相全控桥式整流电路，它的输出电压调节范围大，而移相控制角的变化范围小，有利于系统的自动调节，输出电压的脉动频率较高，可以减轻直流滤波环节的负担。 逆变电路是由全控器件IGBT构成的串联谐振式逆变器：核心部分逆变器由大功率
摘要 随着科学技术的发展以及提高我国国防能力的需要，对军事设施的技术改造已被列为军事技术改造中的重点。中频电源指输出频率为400Hz的电源，它可以为动力系统及导航与武备系统供电。传统的400Hz中频电源体积大，输出波形不稳定。本文所设计的400Hz中频电源通过整流电路、逆变电路、积分电路、放大电路和检波电路及控制其最后的输出电压，实现了电压的稳定输出，具有体积小、功率大和波形无失真等优点，有着广泛的用途和良好的发展前景。 关键词：中频电源，PWM调制，输出变压器
电力电子装置及系统课程设计任务书 一、课程设计的目的 通过电力电子装置及系统的课程设计达到以下几个目的： 1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。 5、提高学生课程设计报告撰写水平。 二、课程设计的要求 1. 题目 题目：中频电源电路设计 主要技术数据 ●输入电压：三相360V～400V，50Hz±5% ●输出电压：单相，220V±2%，400Hz±0.5% ●输出功率：4kW ●输出电流：22A ●功率因数：0.8 二、课程设计的要求 1. 题目 题目：中频电源电路设计 主要技术数据 ●输入电压：三相360V～400V，50Hz±5% ●输出电压：单相，220V±2%，400Hz±0.5% ●输出功率：4kW ●输出电流：22A ●功率因数：0.8 ●效率：85% 设计内容： ●主电路设计和参数选择 ●控制系统及辅助电源电路设计 ●电路仿真分析和仿真结果
中频电炉使用说明书KMPS-500KW-500Kg 江门市江海区宏进中频电炉有限公司 电话：0750-3821039 传真：0750-3895308 地址：江门市江海区滘头新星新基里5号之一厂房
中频无铁芯感应电炉 一、用途 本设备采用KMPS全集成最新控制电路可控硅中频电源的感应加热，广泛用于精铸、精炼黑色金属及熔炼铜铝锌铟等有色金属。 二、工作条件 1．环境温度摄氏5度—摄氏40度； 2．相对温度不超过90%摄氏度； 3．安装高度，不超过海拔1000米； 4．周围无导电性尘埃腐蚀气体； 5．周围无爆炸危险和剧烈振动； 6．冷却水温度在摄氏5度—摄氏30度，水质硬度不超过8度，混浊度不大于5度，酸碱度PH值在6.5—8.5范围内； 7．三相电源电压波动不大于±5%； 三、技术参数 四、结构简述 1．本设备由炉体、汇流母排、中频电源装置、水冷装置四个部分组成。2．炉体由炉壳、感应圈、炉衬三个主要部分组成，炉壳用非磁性材料制成、感应线圈由矩形空心紫铜管绕制成螺旋状简体，管内熔炼时通冷却水。3．中频电源是利用可控硅整流元器件把三相工频变换成单相中频的静止变装
置，由整流器逆变器主回路、过流、过压、欠水压保护系统，补偿电容器等组成。 五、结构简述 1．本设备的布置可根据使用单位的车间面积工艺流程按照地基图施工安装。2．炉体的安装，必须先按炉体安装基础图筑好基础，注意左右及前后的平衡。3．中频电源安装接上三相四线叫源进线应为185平方，零线10平方。 4．水冷系统接好各进水管和回水管接通中频电源，中频电源进水压力调节至 1 公斤/厘米，感应器进水压力调节至2.5—3公斤/厘米，检查所有冷却系 统水路是否畅通，并排除各连接处、渗水、漏水现象。 六、维修及注意事项 1．必须经常检查各导电系统的接触部分是否良好。 2．炉体外壳连接处在操作过程中防止金属接触形成短路环。 3．在熔炼过程中严禁断水，因此除正常水源外还须增设水塔或备用水泵，当炉衬太薄或其它事故发生需要停炉维修或处理事故时亦应保持水流畅通。4．熔炼过程中应随时注意感应器出水温度和水压使水压保持2～3公斤左右出水温度保持在55度左右。 5．熔炼过程中经常观察炉衬状态，并经常在钢水倒空以后对炉衬各部分进行详细检查，发现有严重侵蚀及裂纹情况应立即采取措施停炉进行修补。 安全注意事项 1．中频炉感应线圈在工作时严禁人员接触，水冷电缆冷却水均有漏电压，能危及人的安全，工作时也不能与其接触。因此，所有这些部位应用木栅栏将其围好，防止人员靠近。 2．感应器是带电体，因此，筑坩埚材料不能含有任何导电材料，如金属、石墨粉等；而且钢水绝不能接触感应器，否则对操作人员将会带来生命危险。3．炉前操作时，炉面板上必须放置干燥木板，操作者应站在木板上，木板上应放绝缘橡胶皮，手戴电焊手套，脚空绝缘鞋，保证操作者的安全。 4．水冷电缆，输水胶管，工作时勿与地面接触，使其保持良好的绝缘状态。5．电路的通水路和中频炉等带电设备维修时应停止供电方可进行。 6．冻炉在重新熔化时，炉体应倾斜30度左右，中频电源功率从10%去起逐步增加，待感应器周围钢水熔化后方可满功率运行。在熔炼过程中，人不能站在中频炉周围，防止意外爆炸事故发生。 7．中频机外壳、电容柜、炉台、减速器和炉脚均保持接地，用10㎜铁元连接，要求接触电阻小于10Ω
KGPS可控硅中频电源与IGBT晶体管中频 电源的比较 一、新型IGBT中频电源的特点 IGBT（绝缘栅双极晶体管）是MOSFET（双极型晶体管）与GTR（大功率晶体管）的复合器件。因此，它既具有MOSFET的工作速度快、输入阻抗高、驱动电路简单、热温度性好的优点，又包含了GTR的载流量大，阻断电压高等多项优点，是取代GTR和SCR( 可控硅)的理想开关器件。从1996年至今，尤其是最近几年来IGBT发展很快，目前已被广泛地应用于各种逆变器中。 （1）IGBT控制是采用导通宽度及频率来实现对输出功率进行无级调节的中频电源，且采用串联谐振，无需加启动电路及前级调压装置，因此启动相当方便，启动成功率百分之百，调节输出功率极为方便。 （2）整流部分采用二极管三相全桥整流，使得控制电路极为简单，维修技术量降低。 （3）目前大部分厂家采用德国西门子公司产品作逆变器，中频电源寿命在3万次以上，采用了限压过流过压保护电路，使得故障率极低，并且过流过压保护动作时报警器马上报警显示且保护停机。 综上所述，IGBT中频电源作为铸造熔炼中频感应加热电源，是电力电子技术发展的必然趋势，它将成为二十一世纪铸造行业现代化的重要标志。 二、一拖二感应电炉系统 一拖二感应电炉系统即功率共享电源系统的感应电炉，。即一台中频电源能同时向二台电炉供电，并能在额定功率范围内自由分配向各台电炉的输入功率。它从上世纪90年代初在国外问世，恰好遇到我国经济改革开放的大发展年代，因此这种电炉系统几乎同步进入我国的铸造业，并且得到铸造界的青睐和认同。但碍于当时国内电炉制造商尚未开发出该项技术，而进口设备的昂贵价格又使许多铸造厂望而怯步，限制了它在我国铸造业的广泛应用。据相关资料介绍，从我国1993年引进第一台一拖二电炉系统起到目前为止，全国现有一拖二电炉系统大约共计有近100套左右，其中功率最大的一套为6000kW功率共享电源配置二台8吨电炉。 一拖二电炉的优点
中频炉烟气处理系统 设计方案 定稿（最终方案）
一、设计依据 1．本设计依据冶金工业部《重有色金属工业污染物防治》中有关规定执行。 2．废气排放执行GB9078-1996《工业炉窑大气污染物排放标准》中一级排放标准。 二、设计目标： 1．烟气排放浓度<50mg/Nm3 2．系统除尘效率>% 3．投资省、结构合理、维护简便，运行费用低。 三、设计参数： 正常不间断使用情况下,电炉烟气排放工艺参数： 1、烟气来源：熔炼时所产生的烟气 2、电炉烟气量： 2台中频炉：15000 m3/h， 2台2T中频炉：20000m3/h。 四、工艺流程简介：设计依据以及改进： 根据现场的实际情况，吸尘罩采用旋转高悬罩，在行车加料时能旋转至一边，不妨碍加料，吸尘罩口径为∮1300mm，离炉口高度为1000mm。 2台中频炉轮流使用（不同时使用），运行时粉尘含量比较高，吸口风速控制在s，运行风量在15000 m3/h。 2台2T中频炉轮流使用（不同时使用），运行时候粉尘含量比较高，吸口风速控制在 m/s 左右，运行风量在20000 m3/h， 在考虑到现场实际情况，吸罩口距离炉口在1米的高度，因气流在上升的过程中，易受侧向风干扰，吸罩口过高，则越易受侧风干扰，影响整体除尘效果。。 1、方案名称：布袋除尘法 2、设备选型：火星捕集器+布袋除尘器 3、系统流程：(见附图) 4、系统流程简介：该除尘方案采用火星捕集器+布袋除尘器除尘，避免了湿式除尘产生的二次污染。在系统前道采用火星捕集器进行烟尘预处理，去除烟气中的火星，进过旋风除尘器去除一部分大颗粒的粉尘，余下的含有粉尘的烟气进入布袋除尘器后，进行烟尘的最后收集，达到除尘目的。为确保使烟气温度降低至160o C左右进入布袋除尘器，结合现场实际情况，采用以下两种方法来控制烟气温度（1、火星捕集器进口安装气液雾化装置；2、火星捕集器进口安装野风阀）。
电力电子技术课程设计 题目中频加热电源主电路设计 学院 专业班级 学号 学生姓名 指导老师
目录 1 设计内容和设计要求 (3) 1.1 设计内容 1.2 设计要求 2 中频加热电源 (4) 2.1 中频加热电源基本原理 2.2 中频加热电源基本结构 3 整流电路的设计 (6) 3.1 整流电路的选择 3.2 三相桥式全控整流电路 3.3 整流电路参数计算 4 逆变电路的设计 (10) 4.1 逆变电路的选择 4.2逆变电路参数计算 5 保护电路的设计 (14) 5.1过电压保护 5.2 过电流保护 6 设计结果分析 (18) 6.1 仿真结果 6.2 主电路原理图 6.3 结果分析 7 设计心得体会 (23) 8 参考文献 (24)
1 设计内容和设计要求 1.1 设计内容 1) 额定中频电源输出功率PH=100kw，极限中频电源输出功率 P HM=1.1 P H=110kW； 2) 电源额定频率f =1kHz； 3) 逆变电路效率h=95% 4) 逆变电路功率因数：cosj =0.866，j =30o； 5) 整流电路最小控制角amin =15o； 6) 无整流变压器，电网线电压UL=380V； 7) 电网波动系数A=0.95～1.10。 1.2 设计要求 1) 画出中频感应加热电源主电路原理图； 2) 完成整流侧电参数计算； 3) 完成逆变侧电参数计算； 4) 利用仿真软件分析电路的工作过程； 5）编写设计说明书，设计小结。
2 中频加热电源 2.1 中频加热电源基本原理 感应加热利用导体处于交变的电磁场中产生感应电流，即涡流，所形成的热效应使导体本身发热。根据不同的加热工艺的要求，感应加热采用的电源的频率有工频（50HZ），中频（60-10000HZ），高频（高于10000HZ）。感应加热本身的物体必须是导体，感应加热能在被加热物体内部直接生热，因而热效率高，升温速度快，容易实现整体均匀加热或局部加热。 感应加热利用交流电建立交变磁场涡流对金属工件进行感应加热，基本工作原理如图1，A为感应线圈，B为被加热工件，若线圈A 中通以交流电流i1，则线圈A内产生随时间变化的磁场，置于交变磁场中的被加热工件B要产生感应电动势e2，形成涡流i2，这些涡流使金属工件发热，因此，感应加热是靠感应线圈把电能传递给要加热的金属工件，然后在金属工件内部转换成热能，感应线圈与被加热工件不直接接触，能量是通过电磁感应传递的。
临沂神州电炉有限公司生产技术部 IGBT系列中频感应熔化炉 通 用 使 用 说 明 书
临沂神州电炉有限公司生产技术部 成都亚峰炉业有限责任公司 目录 第一部分：中频感应熔化炉技术说明------------------------- 3 第二部分：中频感应炉炉体使用说明------------------------- 4 第三部分：KGPS中频电源使用说明书----------------------13 第四部分：操作说明及维护手册------------------------------ 24 第五部分：产品执行标准及运行条件--------------------- ---28 第六部分：中频炉系统安装说明------------------------------ 29 第七部分：附图 1、电气原理图 2、主控板原理图 六脉波中心智能控制板
临沂神州电炉有限公司生产技术部 十二脉波中心智能控制板 第一部分中频感应熔化炉技术说明- 一、技术参数 1、中频熔化炉主要技术参数：
2、设备运行要求： 海拔高度：＜3000m 环境温度：5-42℃ 相对温度：＜90%（平均温度不低于20℃） 环境要求：周围无导电尘埃，爆炸性气体及严重破坏金属和绝缘的腐蚀性气体无明显的震动和颠簸 安装方式：户内 二、控制技术特点简介 1.为并联逆变器研制开发的第五代智能控制器，已广泛应用于各种金属的熔炼、保温及感 应加热设备的电源控制。 2.控制器为单板全集成控制板，采用数字触发，具有可靠性高、精确性高及调试容易，继 电元件少。 3.先进的扫频式类它激、零电压启动技术，启动成功率达100%。 4.逆变控制参考美国（ABB、pillar、Ajax）公司、日本富士电机等国外先进控制技术。 自行开发的逆变控制技术，具有极强的抗干扰能力。 5.自动跟随负载变化，运行时具有非故障性的自动再启动功能以及功率自动调节功能。 6.具有理想的限流、限压，特有的关断时间或逆变角控制，保证设备可靠运行。 7.具有完善的多级保护系统（水压、缺相、欠压、过流、过压、关断时间、直通、操作联 锁等）。 8.具有较高的变频效率1000 Hz及以下大于96%。 第二部分中频感应炉炉体使用说明 一、结构简介 1.炉体部分 中频炉机械部分由炉体、水电引入系统、倾炉装置等组成。 1.1炉体
三相中频电源（JHZP ）介绍 JHZP 系列电除尘器三相中频高压直流电源是一种新型的电除尘器高压直流电源，拥有多项专利。它具有如下特点： 1、 控制部份采用了高性能的双DSP 芯片和外围芯片,具有高速采样，高速计算、功能完善、电路结构简单、可靠性好等优点，是目前电除尘电源中最高速的控制芯片。 2、 电源的转换效率高，其输出功率与输入功率之比大于0.9，电源利用率可提高20%以上。 3、 三相平衡输入，无缺相损耗，可以减少初级电流，可提高电能的利用率，更适合做成大功率输出的电除尘器电源。 4、 纹波系数小，峰值电压与有效值、平均值基本一致，在相同的负载下，中频电源可比单相电源提高20%以上的电场电压， 有利于提
高一些电压电流偏低的应用场合的电晕功率，提高电除尘器的除尘效率。 说明：电除尘器的击穿电压主要由加到电除尘器的峰值电压决定，而我们看到的电压其实是施加到电除尘器的平均电压。由图可知，单相高压直流电源输出的电压波动大，其平均电压与峰值电压比较差值大，因此存在平均电压比较低的情况下，电场已经发生闪络击穿，影响了除尘效果；而三相高压直流电源输出的电压波动小，其平均电压接近峰值电压，不会发生由于峰值电压过高而过早使电场发生闪络击穿，这样加到电除尘器上的有效电晕功率比单相电源要高得多，提高了电除尘器的除尘效果。 5、具有优异的闪络控制性能，通过对电场中电压电流波形变化的分 析,能非常准确地判断闪络,并作出最佳处理。在闪络处理上采取了下降幅度小,回升速度快的方法, 并能自动适应工况条件的变化，无需人工调节。可提供最大有效的收尘功率。 6、临界反电晕控制，可满足各种不同工况条件的要求。针对粉尘比 电阻比较高的一些特殊工况条件，控制器能根据电场中电压电流的变化，自动调整工作点，使设备提供的电压维持在电场能接受的最高电压附近。间歇供电方式可任意调节占空比，脉宽最小可达到2.5ms，根据实际工况条件结合以上两种工作方式在电除尘器运行中节电可达60%--90%。 7、完善保护功能，具有输出短路、开路、缺相、IGBT温度高、危
引言 晶闸管交流功率控制器是国际电工委员会（IEC）命名的“半导体交流功率控制器” （Semiconductor AC Power Controller）的一种，它以晶闸管（可控硅SCR或双向可控硅TRIAC）为开关元件，是一种可以快速、精确地控制合闸时间的无触点开关，是自动控制温度系统高精度及高动态指标必不可少的功率终端控制设备。晶闸管交流调功器是在一个固定周期或变动周期里，以控制导通的交流电周波数来控制输出功率的大小。晶闸管在正弦波过零时导通，在过零时关断，输出为完整的正弦波。晶闸管交流调功器主要用于各种电阻炉、电加热器、扩散炉、恒温槽、烘箱、熔炉等电热设备的温度自动、手动控制。
目录 1．课程设计目的 (1) 2．课程设计题目描述和要求 (1) 2.1.课程设计题目描述 (1) 2.2.课程设计题目要求及技术指标 (2) 3. 课程设计报告内容 (3) 3.1 设计方案的选定与说明 (3) 3.2论述方案的各部分工作原理及计算 (4) 3.3设计方案图表及其电路图 (6) 4．总结 (9) 5．参考书目 (10)
任务书 一设计题目 中频电源主电路设计 二设计目的 通过电力电子变流技术的课程设计达到以下几个目的： 1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。 5、提高学生课程设计报告撰写水平。 三设计数据 （1）额定中频电源输出功率PH=100kW，极限中频电源输出功率PHM=1.1PH=110kW； （2）电源额定频率f =1kHz； （3）逆变电路效率η=95% （4）逆变电路功率因数：cos? =0.81，?=36o； （5）整流电路最小控制角αmin =15o； （6）无整流变压器，电网线电压UL=380V； （7）电网波动系数A=0.95~1.10。 四设计内容 直流电动机选择
IGBT中频电源的节能优势 我国是铸造大国，铸铁件年产量几年来均居世界各国之首位，而其能耗在成本中所占比例却比工业发达国家高出2—3倍，冲天炉的能耗占了其中的大部分。主要原因是小容量冲天炉所占比例太大，而其中采用烟尘净化和余热回收装置的微乎其微，实现高水平熔炼和计算机控制的更少了。我国铸铁生产车间一万多个，每个车间年平均产量不足1000t，冲天炉开炉时间短。在冲天炉结构方面，由于我国铸造厂点过多，限制了大容量冲天炉的使用。由于产量低，效益差，限制了性能优越的现代化冲天炉及其配套设备的采用。操作不当不但对冲天炉性能造成不良影响，也是增加冲天炉能耗和环境污染的重要原因，在我国为数众多的小容量冲天炉上，更是普遍存在的现象。中频技术应用于铸造行业给铸造推广高质量、高效率、节能环保、低碳的中、高频科技技术应用与中国的铸造行业，是保持中国铸造业可持续发展的一项重大举措。与传统的冲天炉熔炼相比，中频技术应用于熔炼、精铸诠释了科技的力量。 中频感应电炉经历了两次根本的变革，第一次变革源于20世纪60年代后期开发的晶闸管静态变频电源，第二次源于20世纪70年代中期开发的逆变变频及其控制技术。这样使中频感应电炉的优越性得以充分的发挥。随着大功率晶闸管变频电源的开发和可靠性的提高，中频感应电炉正在逐步替代工频感应电炉而在铸造业获得愈来愈广泛的应用。 中频电源的基本工作原理,就是通过一个三相桥式整流电路,把50 Hz的工频交流电流整流成直流,再经过一个滤波器(直流电抗器)进行滤波,最后经逆变器将直流变为单相中频交流以供给负载,所以这种逆变器实际上是一只交流—直流—交流变换器,其基本线路如图： 中频炉的感应加热原理，它是利用电磁感应原理将电能转变为热能，当交变电流i感应线圈时，感应线圈便产生交变磁通Φ，使感应中的工件受到电磁感应而产生感应电动势e。 感应电动势e = dΦ/dt 如果磁通Φ是呈正弦变化的，即Φ = -Φm sinwt 则 e = -dΦ/dt=-Φm sinwt E的有效值 E=4.44ｆΦM (伏) 感应电动势E在工件中产生电流I, i使工件内部开始加热，其焦耳热为； Q=0.24I2Rt I--工件中感应电流的有效值（安） R--工件电阻（欧）； t—时间（秒） 中频电源从最初的发展到今天应用于铸造行业，电源种类从原理上可以分为两类，一传统的可控硅中频
辽宁石油化工大学课程设计 信控学院电气工程及其机动化专业电气1103班 题目中频电源主电路设计 学生 指导老师
二零一一年六月课程设计任务书
目录 1.1 课程设计的题目 (1) 1.2 设计思想及内容 (2) 1.3 主电路原理图 (6) 1.4 元器件清单 (7) 1.5 设计总结 (8) 参考文献 (8)
电力电子技术课程设计 1.1课程设计的题目 1.原始数据及资料： （1）额定中频电源输出功率P H=100kW，极限中频电源输出功率P HM=1.1P H=110kW； （2）电源额定频率f =1kHz； （3）逆变电路效率h=95%； （4）逆变电路功率因数：cos j =0.81，j =36o； （5）整流电路最小控制角a min=15o； （6）无整流变压器，电网线电压U L=380V； （7）电网波动系数A=0.95~1.10。 2.设计要求 （1）画出中频感应加热电源主电路原理图； （2）完成整流侧电参数计算； （3）完成逆变侧电参数计算。
1.2 设计思想及内容 1.设计思想 中频电源装置的基本工作原理，就是通过一个整流电路把工频交流电变为直流电，经过直流电抗器最后经逆变器变为单相中频交流电供给负载，所以中频电源装置实际上是交流电-直流电-交流电-负载。 2．设计内容： 一．整流电路的设计 1.整流电路的选择： 本设计不用整流变压器而直接由380V三相交流接入再整流为直流电源。常用的三相可控整流的电路有○1三相半波○2三相半控桥○3三相全控桥○4双反星形等。 三相全控桥整流电压脉动小，脉动频率高，基波频率为300Hz，所以串入的平波电抗器电感量小，动态响应快，系统调整及时，并且三相全控桥电路可以实现有源逆变，把能量回送电网或者采用触发脉冲快速后移至逆变区，使电路瞬间进入有源逆变状态进行过电流保护。 三相全控桥式可控整流电路与三相半波电路相比，若要求输出电压相同，则三相桥式整流电路对晶闸管最大正反向电电压的要求降低一半；若输入电压相同，则输出电压比三相半波可控整流是高一倍。而且三相全控桥式可控整流电路在一个周期中变压器绕组不但提高了导电时间，而且也无直流流过，克服了三相半波可控整流电路存在直流磁化和变压器利用率低的缺点。 从以上比较中可看到：三相桥是可控整流电路从技术性能和经济性能两方面综合指标考虑比其他可控整流电路有优势，故本次设计确定选择三相桥式可控的整流电路。因为电源额定频率f为1KHZ,所以三相桥式可控整流电路中的晶闸管选择快速晶闸管。
400HZ中频电源设计方案 目录 1 引言 (1) 2设计要求 (1) 3 400Hz中频电源的硬件原理与设计 (1) 3.1振荡电路 (2) 3.2分频电路 (2) 3.3 积分电路 (4) 3.4 放大电路 (6) 4.2控制电路的原理与设计方案 (9) 5测试结果 (11) 6结论 (12) 参考文献 (13) 致谢 (14) 附录系统电路图 (14) 英文资料及中文翻译 (15)
1 引言 400Hz中频电源，可广泛应用于舰艇，飞机及机载设备以及工业控制设备，例如，旋转变压器是一种信号检测设备，通过角度的改变，可实现输出电压的改变，进而为控制设备提供控制信号。利用400Hz中频电源给旋转变压器供电，可以实现系统电信号的控制，将非电量转变成了电量。 在航天航空设备中，中频电源性能的优劣和可靠性将决定着航行器的安全行驶与战斗力的发挥。新型中频电源自动控制系统具有电路简单，可以实现复杂的控制，控制灵活且具有通用性的优点。当电源本身特性发生变化时候，完全可以通过对软件参数进行修改来对电路进行改动，可以为进一步实现集中控制带来方便。采用新型数字控制系统后，中频电源具有启动平稳、运行稳定、控制精度高、调试与维修方便、体积小等优点。 2 设计要求 (1) 实现输出频率为稳定的400Hz正弦波。 (2) 输出波形没有明显失真。 (3) 输出电压为25V～65V连续可调（有效值）。 3 400Hz中频电源的硬件原理与设计 4MHz信号基准电源，通过分频电路进行分频得到400Hz的信号，经过积分电路将方波转化为正弦波，为提高电压的幅值还要经过放大电路进行放大，再通过升压变压器使最后的输出电压的有效值在25V～65V之间。通过检波电路得到直流电压，AD采集首先将模拟信号转变成数字信号后，再将采集到的电压值送到单片机中，最后通过单片机送到数码管显示电压，为保证放大电路中TDA7294的正常工作，单片机控制系统还通过稳压电路为其提供电压。 中频电源设计原理流程图如图3－1所示。 图3－1 400Hz中频电源设计原理流程
1500kW/3T中频无心感应熔铝炉 使用说明书 西安欣悦电器有限责任公司 电话：（029）88323945 88321751 88321954 二〇一九年八月二十五日
第一章设备安装说明 设备安装说明 对冷却系统的要求 远距离布线和连锁的注意事项 第二章控制操作与指示仪表简介 指示仪表 指示灯和LED 按钮及开关 可选控制功能 操作程序 第三章设备简介 主要技术参数 功率主电路 整流部分 逆变部分 输出电路 电子控制系统 感应体工作原理 调试 第四章维护保养 安全预防措施 定期保养 推荐的保养日程表 故障检修 总述 基本的电源电路检修 第五章设备供货范围及随机文件 第六章技术保证及存储
第一章设备安装说明 设备安装说明 这一型号的电源相当重，因此必须检验地面能否承受这一重量，此外一般还要求妥善保护电源，防止周围环境，尤其是灰尘的侵害。 产品环境条件：符合高、低压电机电器安装条件： ⑴海拔不超过1000m； ⑵环境温度在5～40℃范围内； ⑶使用地区最湿月每日最大相对湿度的平均值不大于90%； ⑷周围没有导电尘埃、爆炸性气体及能严重损坏金属和绝缘的腐蚀性气体； ⑸没有明显的振动和颠簸； ⑹工频进线三相电源应近似对称，其不平衡度不大于5%； ⑺工频进线三相电源电压波动范围不大于±5%。 为了减少传输线上的电压降和功率损耗，电源理想的安装部位，应是尽可能靠近负载的地方，注意电源不得放置在工作线圈所产生的过大热量的作用范围内。高功率的传输线必须远离金属表面或结构件，避免电磁耦合会使它们发热。安装设备前，请向我公司咨询。我公司将帮助确定设备的布局。 电源定位时，有几点需要考虑，这一尺寸的电源，应尽量靠近交流进线电源，并利用单独的馈线，最好是专用的变压器连接，减少电源与其他灵敏设备之间的相互干扰，固态电源在线电压波形上产生“缺口”，而某些电器设备易受这类失真的影响。请尽量注意！！！！！ 炉体安装注意事项： ⑴地脚螺栓采用二次灌浆固定。 ⑵总进水管，总回水管，送电电缆铜排应整齐地从地沟引入或引出，水电路要分开。控制线要穿管埋地下引线。 ⑶各连结管线的截面尺寸： 中频电源柜上的总进回水管: 进水内径φ51胶管，回水2.5寸。 电容器柜上的总进回水管: 进水内径φ51胶管,回水8根φ20胶管+16 增强管。 炉体上的总进回水管: 进水3根内径φ63胶管，回水13根φ25胶管+2根φ45胶管。 中频电源至电容器柜铜排之间连线：2X800mm2铜排。 车间低压柜至中频电源工频进线：6-5×60 铜排。 液压站至倾炉油管之间无缝钢管φ28。 液压站至炉盖油管之间无缝钢管φ18。 对冷却系统的要求 冷却系统对于这类电源的无故障运行至关重要。 产品环境条件和对冷却水的要求： ⒈产品环境条件：符合高、低压电机电器安装条件： ⑴海拔不超过1000m；
西普公司简介 西安西普电力电子有限公司系西安电力电子技术研究所和台湾普传股份有限公司于1991年合资兴办的高新技术企业，专门从事各种电力电子产品的开发、生产、销售以及相关领域的工程配套、系统设计、技术咨询、技术服务。 西普公司注册资本360万元。经过几年的经营积累和投资者的股利重投，目前公司总资产为1200万元。公司拥有能够满足各种电力电子产品开发和生产要求的先进仪器设备，适合规模化生产经营的标准厂房2500平方米。 西普公司现有员工33人，高级工程师7人，工程师10人，大专以上学历者占公司总人数的90%。技术实力较为雄厚，更有中方投资者、技术一流的西安电力电子技术研究所强大的技术人才后盾。 西普公司不仅拥有能满足不同层次用户需求的交流变频调速器，可与任何进口品牌相媲美的交流电动机软起动器，技术性能达到国际先进水平的高频感应加热电源，技术先进成熟可靠的电化学电源、中频感应加热电源以及与上述产品相关的成套电气控制产品外；还拥有为用户专门设计、制造各种特殊技术要求的电力电子装置的专业技术能力和商业运行经验。因此，产品行销各个行业，被众多用户所肯定，并在许多重大工程项目中屡屡中标。 西普公司与LENZE、SIEMENS、ROCKWELL、ABB、MEIDEND、MITSUBISHI ELECTRIC等国际一流公司保持长期的技术交流和业务合作，是国内技术实力和服务能力最强的进口电气传动、工业控制类产品的系统集成商之一。 西普公司是西安科委于九一年首批核准进入高新开发区的高新技术企业，多次被开发区评为优秀企业，九二年又被市外经贸委认定为三资企业的两类企业——先进技术企业。西普公司始终以市场为导向，以高新技术为依托，不断地研制开发出符合市场需求的高新技术产品，自成立以来一直业绩骄人，获得各界人士关注，新闻媒体多次宣传报导。九三年六月十四日，江泽民主席在国家及省市领导的陪同下饶有兴致地视察了西普公司并给予良好的评价。 辉煌已成历史，脚下依然坎坷，但自豪与成就将激励着西普人，一往无前，踏坎坷成大道，对社会做出更大贡献。结合本公司实际，建立健全质量体系，提高管理水平；以优良的产品，一流的服务，报效顾客，服务社会。
KGPS—500KW/1000Hz全集成电路控制晶闸管中频电源 使用说明书 西安奥邦科技有限公司 电话:(029) 62606501 二〇〇九年十月
目录 一、概述............................... .. (1) 二、产品环境条件和对冷却水的要求......... (1) 三、主要技术参数....................... .. (1) 四、外形及结构........................ ...... .. (2) 五、线路原理............................... . (2) 六、调试.................................. ..... ..5 七、设备的安装及使用................. . (7) 八、维护和检修......................... .. (7) 九、中频电炉操作范......................... .... .8 十、操作注意事项........................ (9) 十一、附图.......................... . (10) 1.控制电路原理图 2.主电路原理图
.1. 一、概述 晶闸管中频电源是一种将工频50赫兹交流电变为中频500-10000赫兹交流电的静止式变频装置。适用于金属熔炼,透热,淬火及各种金属钎焊等感应加热场合,尤其适用于需要频繁启动的工作场合。 KGPS型号含义如下: KG P S --□/□ │││││ │││││ 晶闸管───┘│││└───额定输出频率(千赫) 变频装置────┘││ 水冷却───────┘└────额定输出功率 二、产品环境条件和对冷却水的要求: 1.产品环境条件:符合高、低压电机电器安装条件: a.海拔不超过1000m; b.环境温度在5-40℃范围内; c.使用地区最湿月每日最大相对湿度的平均值不大于90%; d.周围没有导电尘埃、爆炸性气体及能严重损坏金属和绝缘的腐蚀性气体; e.没有明显的振动和颠簸; f.工频进线三相电源应近似对称,其不平衡度不大于5%; g.工频进线三相电源电压波动范围不大于±5%。 2.产品对冷却水的要求: 水质要求: a.总硬度2.25--3.5度(CaO含量2.25--3.5mg当量) b.溶解性固体 <300mg/L c.PH值 7--7.5 d.碱度 60mg/L e.电导率 <500us/cm 供水系统: a.最高进水温度 <35℃ b.最低进水温度 >5℃ c.进水压力 0.2--0.3MPa d.出水温度 <55℃ 说明：晶闸管中频电源及配套电容器在断水的情况下运行将会产生晶闸管烧坏、电容器损坏等严重事故。因此,除装置本身带有水压保护外,操作者仍需经常观察水系统运行情况，并对水系统进行精心维护。
中频电源已广泛应用于工业加热领域 0 引言 工频加热技术与其它各种物理加热技术相比，确实具有较高的效率，但存在一些明显的不足。在现代工业的金属熔炼、热处理、焊接等过程中，感应加热被广泛应用。感应加热是根据电磁感应原理，利用工件中涡流产生的热量进行加热的，它加热效率高、速度快、可控性好，易于实现高温和局部加热[1]。随着电力电子技术的不断 成熟，感应加热技术得到了迅速发展。本文设计的70KW/500HZ中频感应加热电源采用IGBT 串联谐振式逆变电路，能够实现频率自动，电路结构简单，高效节能。 1 主电路结构 主电路由整流电路、逆变电路、保护电路组成，其结构如图1。 2 主要器件的设计 2.1 整流电路的设计 中频电源采用三相全控桥式整流电路，它的输出电压调节范围大而移相控制角的变化范围小，有利于系统的自动调节，输出电压的脉动频率较高可以减轻直流滤波环节的负担[2]。根据设计要求：额定输出功率P=70KW，输出频率f=500HZ，进线电压UIN=380V，取逆变器的变换效率=0.9。 1）确定电压额定值URRM 考虑到其峰值、波动、雷击等因素，取波动系数为 1.1，安全系数=2，选取电压为：URRM≥UIN× ×1.1 =1179V 根据实际二极管电压等级，取URRM=1600V。 2）确定电流额定值IT(AV) IT(AV)=0.368×Id =0.368× =0.368× =56A 考虑冲击电流和安全系数，实取额定电压1600V，额定电流200A的整流模块。 2.2 逆变电路的设计 逆变电路是由全控器件IGBT构 成的串联谐振式逆变器，两组全控器件V1、V4和V2、V3交替导通，输出所需要的交流电压。IGBT的主要参数有最高集射极电压（额定电压）、集射极电流等[3]。 1）确定电压额定值UCEP IGBT的输入端与电容相并联，起到了缓冲波动和干扰的作用，因此安全系数不必取得很大，一般取安全系数=1.1平波后的直流电压： Ed=380V× × =590V 关断时的峰值电压： UCESP=(590×1.15+150)× =912V 式中1.15为电压保护系数，150为L 引起的尖峰电压。令UCEP≥UCESP,并向上靠拢IGBT 等级，取UCEP=1200V。 2）确定电流额定值Ic Ic=( ×1.5)Id = ≈374A
中频电源系统维护与维修 一、中频电源系统维护 系统维护分为三大部分：水路系统，液压系统和电气系统，重点是电气系统的维护。 实践证明：中频电源系统绝大多数故障的发生与水路有直接关系。因此，水路要求水质、水压、水温、流量务必达到设备规定要求。 电气系统的维护: 电气系统必须定期检修，由于主回路连接部分容易发热，从而引起打火，出现许多莫名故障。 二、中频电源系统常见故障的检测方法（只介绍电气系统） ㈠.检测常用仪器仪表: 数字式万用表,绝缘摇表,电感电容表,示波器(专业人员用) 断路器三相全波整流和滤波逆变和中频负载三相交流输入 ㈢.系统检测: 系统检测分四部分. 1.控制系统的检测(断路器及其控制部分) 这部分检测比较简单.一般电工根据断路器说明书和系统主回路图中的控制原理图即可检测. 检测结果应为断路器操作正常,门板按钮和指示灯正常. 2.整流部分的检测
首先,系统必须通水. 将主回路从滤波电抗器前级断开,在三相全波整流输出两端接一个≤500Ω,≥500W的电阻性负载(常用3个或4个300W灯泡串联)。开机后，直流电压表应能指示在大约1.35×Ul位置（Ul：交流输入线电压）。 3．逆变和中频负载检测 控制系统和整流部分正常后，接入逆变和中频负载，若不能正常开机启动，先检查主电路板接线,对掉114，115后重新启动，若无法启动须更换主电路板，若还不能正常开机，应为逆变和中频负载有问题。其检测须逐个元件检测。 ㈣．主要元器件的检测 1．可控硅的检测方法 用数字式万用表200KΩ挡测可控硅正反向电阻，应在10KΩ～100KΩ之间（阻值受水路影响）。 用数字式万用表200Ω挡测可控硅门极电阻，应在10Ω～20Ω之间。 2．电容器的检测方法 拆开电容器的连接铜排。用绝缘摇表测试各电容器每个柱子是否充放电，正常应能充放电。注意：选用的绝缘摇表电压不能大于电容器额定电压。用电感电容表测各电容器每个柱子容量值是否正常。 3．炉子的检测方法
600kwIGBT串联谐振式节能中频电炉主电路的 设计 就目前来讲，中频感应加热的加热速度快同时操纵起来十分方便，差不多在诸多行业中得到了广泛的应用。本文对600kwIGBT串联谐振式节能中频电炉主电路系统进行了设计，要紧工作如下： 一．高压10kV进线开关柜的设计，高压10kV系统为小电流接地系统，设计过电压和过电流爱护，设计电压、电流和电能计量。 二．设计整流电路、滤波电路以及逆变电路，讲明其原理。 三．讲明元件工作原理和电路设计原理及依据，讲明降低谐波和节能原理。 本设计阐述了串联谐振中频感应电炉的主电路整体结构，同时给予了差不多电路的理论分析，推导了主电路的运算公式，阐述了通过整流桥和谐振负载改造后优点，完成了逆变电路、整流电路以及电抗器的设计。目前为止，串联谐振中频电炉仍具有大量的使用空间，使得该课题具有其现实意义。 关键词：感应加热；串联谐振；晶闸管；逆变；整流
For now, the rate of heating of the medium frequency induction heat ing, fast and control is very convenient, has been widely used in many i ndustries. This article 600KwIGBT series resonant energy-saving intermedi ate frequency electric furnace main circuit system design, the main work is as follows: One. The design of high voltage 10KV line switchgear, high voltage 10KV system for small current grounding system, the design of overvolt age and overcurrent protection, design voltage, current and power measure ment. Two. The design phase into the 10KV six line rectifier transformer wiring, selection of the rated voltage and the voltage drop, low pressure outlet overvoltage and overcurrent protection, indicating that reducing the harmonic principle. Thire. Description of the components working principle and circuit d esign principles and basis of the lower harmonics and energy conservation principle. The design described the overall structure of the main circuit, the ser ies resonant medium frequency induction furnace and give a theoretical a nalysis of the basic circuit, the main circuit is derived formula on the ad vantages of the transformation after the bridge rectifier and the resonant l oad inverter circuit is completed, design of the rectifier circuit, reactor, an d the line inductance. So far, the series resonant intermediate frequency e lectric furnace still has a lot of use of space, the subject has its practical significance. Keywords: induction heating; series resonance; thyristor, inverter;rectif ier