第五節　中頻電源的調功、控制、保護及起動

一、調功

中頻電源的功率就是逆變器的輸入功率，它可以用下式表示：

　　Pout=UL2/Roe………………………………………………（3）

式中，UL——負載中頻電壓；
Roe——負載回路的交流等效阻抗。
對采用并聯逆變的中頻電源，其中頻電壓UL可用（2）式表示，它對直流電壓成正比關系。由此可見，調節整流橋輸出電壓的大小，就可調節中頻電源的輸出功率，而整流輸出電壓是通過控制整流觸發移相角來實現的。
在第四節中曾指出，整流觸發脈沖的延時是通過數字計數器計數實現的。由于計數器的計數設定值是一定的，因此改變計數脈沖的周期就可改變觸發脈沖的延遲時間。
電壓控制電路中的CD4046集成芯片就是用來構成壓控振蕩器的，調功旋鈕輸出的電壓信號送到壓控振蕩器的壓控輸入端，就可改變振蕩頻率，從而改變整流觸發移相角。

二、控制
對并聯逆變中頻電源而言，設計的控制電路有電流負反饋控制電路、限流調節電路和限壓調節電路。

　　三、保護

　　中頻電源的保護功能是針對電源的各種異常和故障而設計的。主要有過電流保護電路和過電壓保護電路。
在第四節曾經指出，整流觸發移相角a>90° 的狀態稱為整流橋的逆變工作狀態，其實質是負載向電網反饋能量，利用這一特點，可實現電源的自我快速保護。例如，當電源出現負載短路或逆變橋直通時，直流電流和電網輸入電流將迅速增加，保護電路監測到有這信號后，立即將整流移相角增大至大于90°（一般150°左右），則電流開始下降，濾波電感中儲存的能量全部反饋回電網，從而起到保護作用。
過電流保護電路監視三相進線電網電流。當電流超過整定值時，由U301：A構成的比較器輸出負脈沖，將觸發器U301：B的輸出置位為高電平“1”，該信號使壓控振蕩器停振（此時整流觸發移相角增至150°），即整流橋進入逆變工作狀態，同時點亮過流指示燈以報警。
過電壓保護電路用于保護逆變晶閘管免受中頻電壓（即并聯補償電容的電壓過高）的損壞，其工作原理與電流保護電路是一樣的，但過電壓信號除使壓控振蕩器停振和點亮過電壓指示燈外，還短時間開啟一個高頻振蕩器（振蕩頻率大于10kHz），高頻振蕩器的工作時間大約為100mS，高頻脈沖同時加到四只逆變管的門極，致使逆變橋直通，即逆變晶閘管不承受電壓，補償電容的能量在負載中迅速消耗，而儲能電感中的能量反饋回電網，并自動停機。

　　四、起動
在逆變器及其觸發電路一節中已談及，為使逆變器正常工作，逆變觸發頻率應略高于負載諧波頻率。因負載參數隨工件的多少及工件的溫度等因素而變化。故逆變器觸發信號應來自負載本身。但是逆變器未工作時是無信號可取的，這就產生了逆變器起動的問題。本裝置采用獨有的直接起動法（或稱為零電壓起動）：
1、在電流取樣電路中串聯了正反向相并二極管，由于二極管的非線性伏安特性，在起動之初，電流信號較強，起動的角度較大，因而逆變管的關斷時間較長，彌補了起動時關斷反壓低、起動能力弱的不足。正常工作時，二極管的等效阻抗低，j角又減小至正常工作要求值。
2、在起動電路中，逆變觸發器脈沖形成電路采用了高靈敏度的電壓比較器LM311，從而提高了啟動電路的靈敏度。
3、為使晶閘管中頻電源在a角的控制電壓Ua的上升過程中直接自行起動，本裝置設計了自起動電路。比較器的U304：B監視直流電流，比較器的U304：A監視中頻電壓。當直流電流信號已經建立，而中頻信號仍然沒有，則直流信號使Ua降至0，即自動停機。待逆變橋恢復阻斷后，再重新上升，如中頻信號在直流信號之前建立，則標明逆變電路已經起振，起動成功，此時直流信號不再起作用，Ua繼續上升至給定值。