1、概述
KGPS型可控硅中频电源是一种静止变频装置,利用可控硅元件将工频三相交流电源变换成中频单相交流电源,主要应用于感应加热.感应熔炼及其他需要中频电源供电的场合.由于它具有整机效率高,重量轻,噪音小,起停迅速而且对电网无冲击,频率自动跟踪负载参数变化,功率调节方便等一系列优点.因而,它正在逐步取代中频发电机组.本装置主电路采用"交流——直流——交流"变换系统由三相全控桥式整流电路,电感虑波电路,并联逆变电路组成.可控硅元件用水冷却.其控制系统由集成电路组成性能稳定,可靠.启动采用先进的扫频式零电压方式,安全,方便.维修简便,经济,特别适用于金属溶炼、加热及热处理工况.
MPU—6 恒功率晶闸管中频电源控制板，主要由电源、调节器、移相控制电路、保护电路、启动演算电路、逆变频率跟踪、逆变脉冲形成、脉冲放大及脉冲变压器组成。其核心部件采用美国生产的高性能、高密度、超大规模专用MPU集成电路，使其电路除调节器外，其余均实现数字化，整流触发器部分不需要任何调整，而且可靠性高、脉冲对称度高、抗干扰能力强、反应速度快等特点，又由于有相序自适应电路，无需同步变压器，所以，现场调试中免去了调相序、对同步的工作，仅需把KP晶闸管的门极线接入控制相应的接线端上，整流部分便能投入运行。
逆变采用扫频式零压软启动方式，启动性能优于普通的零压软启动电路。并设有自动重启动电路，可防止中频电源偶尔的启动失败，使启动成功率达到100%。频率跟踪电路采用的是平均值取样方案，提高了逆变的抗干扰能力，而且仅需取样中频电压信号，而无需槽路电容器的电流信号，免去了外接中频电流互感器、确定取样电流相位的烦恼。因此，在调试和使用现场中，也不会由于中频输出线或取样电流互感器的相位接反，而产生中频电源不能启动的问题。
逆变电路中还加有逆变角调节电路，可以自动调节负载阻抗的匹配，达到恒功率输出，可以制成“快速熔炼”的中频电源，达到节时、节电、提高网侧功率因数的目的（此功能也可关掉）。逆有8只变部分的主要电路均在MPU大规模集成电路的内部，亦是数字电路。
MPU—6控制板全板仅有7只集成电路、4只晶体管、6只微调电位器、33个引出端子，安装十分方便。适用于各种晶闸管并联谐振中频电源。

2、正常使用条件
2.1海拔不超过2000米。
2.2环境温度不低于-10℃，不高于+40℃
2.3空气最大相对湿度不超过90%（20℃+5℃时）。
2.4运行地点无导电及爆炸性尘埃，无腐蚀性金属和破坏绝缘的气体或蒸汽。
2.5无剧烈振动和冲击。
3、主要技术参数
3.1主电路进线额定电压：380V-1000v（50Hz）。
3.2控制供电电源：单相17V/2A。
3.3中频电压反馈信号：AC15V/15mA。
3.4电流反馈信号：AC12V/5mA三相输入。
3.5整流触发脉冲移相范围： a=0~130°

3.7整流触发脉冲信号宽度：≥600μS、双窄、间隔60°。
3.8整流触发脉冲特性：触发脉冲峰值电压：≥12V
触发脉冲峰值电流：≥1A
触发脉冲前沿陡度：≥0.5A/μS
3.9逆变频率：400Hz—8KHz。
3.10逆变触发脉冲信号宽度：1/16X逆变频率。
3.11逆变触发脉冲特性：触发脉冲峰值电压：≥22V
触发脉冲峰值电流：≥1.5A
触发脉冲前沿陡度：≥2A/μS
（逆变的触发脉冲变压器是外接的）
3.12最大外型尺寸：245×175×40mm
3.13故障信号输出：
控制板在检测到故障信号时，输出一组接点信号，该接点容量为AC：5A/220V；DC：10A/28V。
4、电路原理
整个控制电路除逆变末级触发单元外，做成一块印刷电路板结构。功能上包括电源、整流触发、调节器、逆变触发、启动演算等，除调节器为模拟运算电路外，其余均为数字电路。
组成该控制板的核心集成电路为U5，型号为MPU它是一块专用超大规模数字集成电路，有3路时钟输入口，33路输入/输出口，内部功能包括整流移相触发、相序自适应、逆变触发、逆变引前角锁定、逆变重复起动、过流保护、过压保护、缺相保护、水压低保护、水温高保护控制板欠压保护，另外还有二个外部故障输入保护。
4.1整流触发工作原理
这部分电路包括三相同步、相序自适应、压控时钟、数字触发、末级驱动等电路。
三相同步信号直接由晶闸管的门极引线K4、K6、K2从主回路的三相进线上取得，由R8、C5、R9、C6、R10、C7进行滤波，再经6只光点耦合器进行电隔离，获得6个相位互差60度的矩形波同步信号，输入到U5的54P、56P、58P、60P、61P、63P。
在U5的内部有相序自适应电路，确保了中频电源的三相交流输入可以不分相序。
在U3D及其周围电路构成压控时钟，其输出信号的周期随调节器的输出电压VK而线性变化。压控时钟信号输入到U5的3P，作为数字触发的时钟CLOK1。
数字触发的特征是用计数（时钟脉冲）的办法来实现移相，6路整流移相触发脉冲均由U5产生。6路整流移相触发脉冲经U6晶体管陈列放大后，驱动整流脉冲变压器输出。
4.2调节器工作原理
共设有2个调节器；中频电压/电流调节器、逆变角调节器。
其中电压/电流调节器（U3C），是常规的PI调节器，在启动和运行的整个阶段，该环始终参与工作；逆变角调节器（U3B）用于使逆变桥能在某一З角下稳定的工作。
调节器电路的工作过程可以分为两种情况；一种是直流电压没有达到最大值的时候，即U3D没有限幅，而U3A工作于限幅状态，对应的为最小逆变З角，此时系统完全是一个标准的电压/电流闭环系统；另一种情况是直流电压已到最大值，即U3D开始限幅，整流桥的调节不再起作用，而U3A退出限幅状态开始工作，调节逆变角调节器的З角给定值，使输出的中频电压增加，达到新的平衡。此时，就有电压/电流调节器与逆变角调节器双环工作。

由主回路交流互感器取得的电流信号，先在外部转换成电压信号，从11、12、13输入。经二极管D39~D44整流后，再分为两路，一路作为过流保护信号，另一路送到电压/电流调节器的反馈信号。
4.3逆变部分工作原理
本电路逆变触发发部分，采用的是扫频式零压软起动，只需取一路中频电压反馈信号，无需槽路中频电容器上的电流信号，其本质上相当于它激转自激电路，属于平均值反馈电路。由于主回路上无需附加任何启动电路，不需要预充磁或预充电的起动过程，因此，主回路得以简化，调试过程简单。
起动过程大致是这样的，在逆变电路起动前，先以一个高于槽路谐振频率的它激信号去触发逆变晶闸管，当电路检测到主回路开始有直流电流时，便控制它激信号的频率从高向低扫描，同时继续加大主回路的直流电流，当它激信号频率下降到接近槽路谐振频率时，中频电压便建立起来，并反馈到自动调频电路。自动调频电路一旦投入工作，便停止它激信号的频率往低扫描动作，转由自动调频嗲路控制逆变动引前角，使设备进入稳态运行。
若一次起动不成功，即自动调频电路没偶抓住中频电压反馈信号，此时，它激信号便会一直扫描到最低频率，重复起动电路一旦检测到它激信号进入到最低频段，便进行一次再起动，把它激信号再推到最高频率，重复扫描一次，直至起动成功。重复起动的周期约为0.5移钟
由UP1和UP2输入的中频电压信号，经U2C转换成方波信号，输入到U5的12P。由U5的64P、67P输入的逆变触发信号，经U7隔离放大后，驱动逆变触发CMOS晶体管Q5、Q6。U4A和U4C构成逆变压控时钟，输入到U5的83P；同时又由U7进行频压转换后用于驱动频率表。FHZ微调电位器用于整定外接频率表的读数。
另外，当发生过电压保护时，U5内部的过电压保护振荡器起振，输出2倍于最高逆变频率的触发脉冲，使逆变桥的4只晶闸管均导通。
U4B为起功失败检测器，其输出控制U5内部重复起动电路。
6.4启动演算工作原理
过电流保护信号经U1B，送到U5的15P，封锁整流触发脉冲；驱动“OL”LED批示灯亮和驱动报警继电器。通过“W1IF”微调电位器可整定过流电平。
当三相交流输入缺相时，本控制板均能对电源实现保护和指示。起原理是：由4#、6#、2#晶闸管的阴极（K）分别取A、B、C三相电压信号（通过门极引线），经过光电耦器的隔离送到U5进行检测 和判别，一旦出现“缺相”故障时，除了封锁整流触发脉冲外，还驱“OP”LED批示灯以及报警继电器。
为了使控制电路能够更可靠准确的运行，控制电路上还设置了启动定时器和控制电源欠压检测保护，在开机的瞬间，控制电路的工作是不稳定的，设置一个3秒钟左右的定时器，待定时过后，才容许输出触发脉冲。这部分电路由U1C等元件构成。若由于某种原因造成控制板上直流供电电压过低，稳压器不能稳压，亦会使控制出错。设置一个欠压检测电路（由U1D等组成），当VCC电压低于12.5V时便封锁整流触发脉冲，防止不正确的触发，同时点亮“LV”LED批示灯和驱动报警继电器。
自动重复起动电路在U5内部。微动开关DIP-2用于关闭自动重复起动电路。
U1A组成中频过电压检测，输入到U5的15P，封锁整流触发脉冲；驱动“OV”LED指示灯亮和驱动报警继电器；同时使过压保护震荡器起振。调节“W2VF”微调电位器可整定过压电平。
U8A及周围电路组成水压过低延时保护电路，延时时间约3秒。输入到U5的77P封锁整流触发脉冲；驱动“WPL”LED指示灯亮饿驱动报警继电器。