KGPS晶闸管中频电源保护电路的设计

《机电技术》２００８年第３期　机电设计研究　ＫＧＰＳ晶闸管中频电源保护电路的设计　于雷安玲玲　（闽南理工学院电子Ｔ程系，福建石狮３６２０００）　摘要：在ＫＧＰＳ品闸管中频电源实际应用过程中，因各种人为原因或客观因素，常常造成电源发生故障并损坏。通　过对ＫＧＰＳ品闸管中频电源产生故障的原因进行分析，设计了相应的保护电路，使其在发生故障时能及时保护电源设备。　关键词：品闸管　中频电源过电压保护过电流保护　中图分类号：ＴＮ８６文献标识码：Ａ文章编号：１６７２．４８０１（２００８）０３．６２．０２　１引言　整个电源设备造成损坏：③相间短路。相间短路　品闸管中频电源以其效率高、制造周期短、　指不同的相线圈绕组之间发生的短路，包括两相　安装维修方便、操作简便、占地面积小、容易实　短路和三相短路。相间短路发生的几率较小，但　现自动控制、环保等突出的优点，得到了越来越　后果非常严重。其产生的原因有很多，如线路老　广泛的应用。然而，由于品闸管中频电源装置的　化，绝缘破坏而造成相间短路；电源过电压，绝　工作受供电电网及负载的影响较大，而且晶闸管　缘被击穿而造成相间短路等等。在ＫＧＰＳ晶闸管　元件的超载能力又较小，故要使装置可靠］　作，　中频电源装置中，整流桥的某个品闸管若由于某　必须要有完备的保护措施。本文分析了ＫＧＰＳ品　种原因被击穿损坏，就会造成交流进线的相间短　闸管中频电源产生故障的原因，设计了相应的保　路。其主要表现为短路点的短路电流忽然增火，　护电路，使其在发生故障时能及时保护电源设备。　电压下降，瞬间释放远远超过线路正常工作时的　２　ＫＧＰＳ晶闸管中频电源的工作原理　热量，危及电源设备的正常运行，严重的将烧坏　品闸管中频电源是一种静止变频装置，其基　电源及其他电器设备，甚至引起火灾。因此对于　本原理是先通过一个三相桥式全控整流电路把三　相间短路故障，必须以最短的时间切除。　相工频交流电变为直流电，再经过直流电抗器滤　４保护电路的设计　波，最后通过逆变器变换为单相中频交流电。其　为了保护电源自身和负载的安全，电源的保护　框图如　１所示。　电路有很多种，如防浪涌的软启动，防过压、欠　压、过热、过流、短路、缺相等保护电路。根据　晶闸管中频电源的原理和特点，本文设计的是由　比较器和其他分立元器件构成的限电流限电压电　路、过电压过电流保护电路和快速熔断器、硒堆　及阻容吸收保护装置。　４．１限电流限电压电路　图ｌ品闸管中频电源框图　晶闸管中频电源输出电压超出安全范围，会　３　ＫＧＰＳ晶闸管中频电源的常见故障　使电源装置本身造成损坏，应采用限电流限电压　ＫＧＰＳ品闸管中频电源常见的故障类型有：　保护电路。限流限压电路设计如图２所示，电流、　①输出过压。产生的原因主要是电源超负荷运行，　电压检测电路分别取出负载的电流和电压信号，　主要表现为在电源器件因承受的电压及电流超出　经过桥式整流电路后，分别从ＲＰ５和ＲＰ６上得出　正常使用的范围而损坏，同时因为电气性能指标　一个能反映其变化的电压量。此电压量经过稳压　被破坏而不能满足工作要求。因此必须采取措施　管ＶＳｌ和ＶＳ２，再经过二极管ＶＤ１和ＶＤ２送入比　以提高电源的可靠性和安全性；②过流。产生的　较放大器中。当负载的电压和电流小于整定值时，　原因主要是负载发生短路，主要表现为负载电流　三极管Ｖ　处于截止状态，保护电路不工作：当负　突然增大，甚至超过设备的额定电流，此时将对　载的电压和电流超过整定值时，稳压管ＶＳＩ和ＶＳ２　６２　维普资讯 http://www.cqvip.com 机电设计研究　《机电技术》２００８年第３期　被击穿（稳压管是利用其自身的反向击穿电压作　电压为零，从而保护其他设备免遭破坏。　为限电流控制的门槛电压），放大器输出驱动三极　管Ｖｌ由截止状态变为导通状态。Ｒ９两端的电位迅　速上升，触发脉冲后移。角增大，输出电压迅速　降低，从而使装置免遭过载运行的危害，达到了　保护作用。　图３过电压过电流保护图　４．３快速熔断器、硒堆及阻容吸收保护　在三相整流桥臂都应接有快速熔断器，它主　要用于保护交流进线的相间短路。当整流桥中某　个晶闸管由于某种原因被击穿损坏后，便造成交　流进线的相间短路。由于电流上升速度快，限流　图２限流限压电路　及过电压保护都无济于事，故必须串入快速熔断　４．２过电压过电流保护　器以保护其他可控元件。　当晶闸管中频电压装置中整流桥输出失控或　对交流电源开关时间的浪涌电压，电源侧和　逆变桥输出发生短路以及外界的其他因素，会使　负载侧侵入的浪涌电压，快速熔断器熔断时产生　装置中的电压和电流在极短时间内上升到极大　的过电压，闪电雷击等引起的过电压，由于能量　值，此时限电压限电流电路不能有效地控制电压　大持续时间长，故在晶闸管中频电源装置中应用　和电流的上升，为此应设计过电压过电流保护电　压敏电阻进行保护。当浪涌电压出现时压敏电阻　路，具体电路如图３所示。它通过三个工频电流　被击穿，吸收能量，控制过电压的冲击值。　互感器取出能反映三相进线电流大小的电流信号　晶闸管中频电源装置中整流桥和逆变桥每只　ｉ。、ｉｂ、ｉ。经三相桥式整流后在电位器ＲＰ７上形成　品闸管两端都应并联电阻Ｒ和电容Ｃ。它可以利　一直流电压，这个电压正比于整流桥输出的直流　用电容两端电压不能突变的特点，保护晶闸管避　电流。同时把从负载端取来的电压信号也经过桥　免因自身的关断而引起的关断过电压的损害。　式整流在电位器ＰＲ８形成一直流电压，这个电压　５结束语　正比于负载的电压。两个电压信号分别经过稳压　本文对实际应用中ＫＧＰＳ晶闸管中频电源常　管Ｖｌ、Ｖ２接入晶闸管ＶＴ１、ＶＴ２的门极。一旦电　见的故障及其产生的危害进行了分析，并提出了　压电流超过整定值，稳压管Ｖ１、Ｖ２就会被击穿导　相应的保护电路。采用该保护电路的ＫＧＰＳ晶闸　通，晶闸管ｖＴｌ、ＶＴ２得到触发信号导通，过电压　管中频电源已成功用于各种金属的熔炼、保温、　过电流指示灯亮，同时电流流过脉冲变压器ＴＰ　焊接、热处理以及晶体生长等，获得了比较令人　一次侧，在二次侧有脉冲信号输出，晶闸管ＶＴ３　满意的结果。实践证明，该保护电路是切实可行　被触发导通，六块触发板被封锁，整流装置输出　的。　参考文献：　【ｌ】康华光．电子技术基础（模拟部分）【Ｍ】．高等教育出版社，１９９９　【２】曾祥富．电工技能与训练［ＭＩ．高等教育出版社，２０００．　【３】王兆明．电气控制与ＰＬＣ技术【Ｍ】．清华大学出版社，２００５．　作者简介：于雷，（１９８２年～），男，助教，主要从事电子技术方面的研究及教学工作。　６３