并聯(lián)諧振中頻電源電流平衡控制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種并聯(lián)諧振中頻電源電流平衡控制電路，其特征在于包括：第一運算放大器U1與第一變壓器電流信號端相連，第二運算放大器U2與第二變壓器電流信號端相連，第五運算放大器U5與第一個變壓器整流觸發(fā)角度端REC-A12相連，第六運算放大器U6與第二個變壓器整流觸發(fā)角度端REC-A34相連等結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點在于可以使4個三相進線模塊的電流平衡，保證了給中頻電源供電的變壓器的安全，同時確保中頻電源的整流模塊的安全，大功率工作過程中，使得每個整流模塊的電流均衡。
【專利說明】并聯(lián)諧振中頻電源電流平衡控制電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種并聯(lián)諧振中頻電源電流平衡控制電路，特別涉及一種應(yīng)用在金屬熔煉設(shè)備中的并聯(lián)諧振中頻電源電流平衡控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的發(fā)展，對中頻電源的功率需求也越來也大。中頻電源的功率由幾千千瓦到超過一萬千瓦。中頻電源需要對進線電流先進行整流再進行逆變輸出。整流從6脈沖整流發(fā)展到12脈沖整流再到24脈沖整流。
[0003]由于變壓器本身的阻抗和供電傳輸?shù)淖杩褂胁町悾哉鲿r如果按照統(tǒng)一的整流觸發(fā)角度觸發(fā)所有的三相進線電流會引起整流進線電流的不平衡。
[0004]現(xiàn)有的24脈沖整流很難做到4個6脈沖整流模塊之間的精密電流均衡。在設(shè)計過程中，每個給整流模塊供電的變壓器和整流模塊的載流量是一樣的。由于進線電流不平衡，當(dāng)最大的進線電流達到整流模塊或者變壓器的額定值限制時，功率就要限制。此時，會出現(xiàn)功率開不滿，或者負載匹配性差的問題。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的提供的一種并聯(lián)諧振中頻電源電流平衡控制電路，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
[0006]本實用新型提供一種并聯(lián)諧振中頻電源電流平衡控制電路，具有這樣的特征具有:第一運算放大器Ul同相輸入端通過第一電阻Rl與第一變壓器第一電流信號端Il相連，通過第二電阻R2與第一變壓器第二電流信號端12相連，通過第七電阻R7與接地端GND相連，反相輸入端通過第五電阻R5與接地端GND相連，輸出端通過第十一電阻Rll與第三運算放大器U3的同相輸入端相連；第二運算放大器U2同相輸入端通過第三電阻R3與第二變壓器第一電流信號端1-3相連，通過第四電阻R4與第二變壓器第二電流信號端1-4相連，通過第八電阻R8與接地端GND相連，反相輸入端通過第六電阻R6與接地端GND相連，輸出端通過第十二電阻R12與第三運算放大器U3的反相輸入端相連；第十四電阻R14兩端和第一電容Cl兩端都分別與第三運算放大器U3反相輸入端和輸出端相連；第三運算放大器U3同相輸入端通過第十三電阻R13與接地端GND相連，輸出端與通過第十五電阻R15與第四運算放大器U4反相輸入端相連，通過第十六電阻R16后分別通過第十八電阻R18、第二十二電阻R22與整流觸發(fā)角度控制端CONTROL、第六運算放大器U6反相輸出端相連；第五運算放大器U5反相輸入端通過第二十一電阻R21后分別通過第十九電阻R19、第二十電阻R20與第四運算放大器U4輸出端、整流觸發(fā)角度控制端CONTROL相連，輸出端與第一個變壓器整流觸發(fā)角度端REC-A12相連，同相輸入端與接地端GND相連；第六運算放大器U6輸出端與第二個變壓器整流觸發(fā)角度端REC-A34相連，同向輸入端與接地端GND相連；第九電阻R9兩端分別與第一運算放大器Ul反相輸入端和輸出端相連，第十電阻RlO兩端分別與第二運算放大器U2反相輸入端和輸出端相連，第十七電阻R17兩端分別與第四運算放大器U4反相輸入端和輸出端相連，第二十三電阻R23兩端分別與第五運算放大器U5反相輸入端和輸出端相連，第二十四電阻R24兩端分別與第六運算放大器U6反相輸入端和輸出端相連，第四運算放大器U4同相輸入端與接地端GND相連。
[0007]進一步，本實用新型提供一種并聯(lián)諧振中頻電源電流平衡控制電路，還可以具有這樣的特征：第一變壓器第一電流信號端Il還通過第二十五電阻R25與第七運算放大器 U7同相輸入端相連，第一變壓器第二電流信號端12還通過第二十六電阻R26與第七運算放大器U7反相輸入端相連；第七運算放大器U7同相輸入端通過第二十七電阻R27與接地端GND相連，輸出端與通過第二十九電阻R29與第八運算放大器U8反相輸入端相連，通過第三十電阻R30后分別通過第三十二電阻R32、第三十六電阻R36與第一個變壓器整流觸發(fā)角度端REC-A12、第十運算放大器UlO反相輸出端相連；第九運算放大器U9反相輸入端通過第三十五電阻R35后分別通過第三十三電阻R33、第三十四電阻R34與第八運算放大器U8輸出端、第一個變壓器整流觸發(fā)角度端REC-A12相連，輸出端與第一個變壓器第一整流觸發(fā)角度端REC-Al相連，同相輸入端與接地端GND相連；第十運算放大器UlO輸出端與第一個變壓器第二整流觸發(fā)角度端REC-A2相連，同相輸入端與接地端GND相連；第二十八電阻R28兩端分別與第七運算放大器U7反相輸入端和輸出端相連，第三十一電阻R31兩端分別與第八運算放大器U8反相輸入端和輸出端相連，第三十七電阻R37兩端分別與第九運算放大器U9反相輸入端和輸出端相連，第三十八電阻R38兩端分別與第十運算放大器UlO 反相輸入端和輸出端相連，第八運算放大器U8同相輸入端與接地端GND相連。
[0008]進一步，本實用新型提供一種并聯(lián)諧振中頻電源電流平衡控制電路，還可以具有這樣的特征：所有運算放大器為LF347運算放大器。
[0009]實用新型的有益效果
[0010]根據(jù)本實用新型提供的并聯(lián)諧振中頻電源調(diào)壓調(diào)頻控制電路，分兩個環(huán)對并聯(lián)諧振中頻電源的進線電流進行控制，第一環(huán)平衡控制通過采樣兩個變壓器的輸出電流，進行變壓器級別的整流觸發(fā)角控制，第二環(huán)平衡控制通過將第一環(huán)變壓器級別的整流觸發(fā)角， 根據(jù)對應(yīng)的整流模塊分配相應(yīng)的整流觸發(fā)角；所以可以使4個三相進線模塊的電流平衡， 保證了給中頻電源供電的變壓器的安全，同時確保中頻電源的整流模塊的安全，大功率工作工程中，使得達到每個整流模塊的電流均衡，滿足的生產(chǎn)需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖I是并聯(lián)諧振中頻電源第一環(huán)電流平衡控制電路。
[0012]圖2是并聯(lián)諧振中頻電源第二環(huán)電流平衡控制電路。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的描述。
[0014]對于24脈沖整流，一般由兩個大型變壓器提供交流供電。其中一個變壓器提供相位差相差30度的兩組三相交流輸出，另外一個變壓器也提供相位差相差30度的兩組三相交流輸出。
[0015]本實施例中的并聯(lián)諧振中頻電源電流平衡控制電路分兩環(huán)進行控制。電路中所有的運算放大器為LF347運算放大器。并聯(lián)諧振中頻電源第一環(huán)電流平衡控制電路采用兩個變壓器的輸出電流，進行變壓器級別的整流觸發(fā)角控制。
[0016]圖I是并聯(lián)諧振中頻電源第一環(huán)電流平衡控制電路。
[0017]如圖I所示，并聯(lián)諧振中頻電源第一環(huán)電流平衡控制電路如下：
[0018]第一運算放大器Ul同相輸入端通過第一電阻Rl與第一變壓器第一電流信號端11 相連，同相輸入端通過第二電阻R2與第一變壓器第二電流信號端12相連，同相輸入端通過第七電阻R7與接地端GND相連。第一運算放大器Ul反相輸入端通過第五電阻R5與接地端GND相連。第一運算放大器Ul輸出端通過第十一電阻Rll與第三運算放大器U3的同相輸入端相連。第九電阻R9兩端分別與第一運算放大器Ul反相輸入端和輸出端相連。
[0019]第二運算放大器U2同相輸入端通過第三電阻R3與第二變壓器第一電流信號端 1-3相連，同相輸入端通過第四電阻R4與第二變壓器第二電流信號端1-4相連，同相輸入端通過第八電阻R8與接地端GND相連。第二運算放大器U2反相輸入端通過第六電阻R6與接地端GND相連。第二運算放大器U2輸出端通過第十二電阻R12與第三運算放大器U3的反相輸入端相連。第十電阻RlO兩端分別與第二運算放大器U2反相輸入端和輸出端相連。
[0020]第三運算放大器U3同相輸入端通過第十三電阻R13與接地端GND相連。第三運算放大器U3輸出端與通過第十五電阻R15與第四運算放大器U4反相輸入端相連，輸出端通過第十六電阻R16后分別通過第十八電阻R18、第二十二電阻R22與整流觸發(fā)角度控制端 CONTROL、第六運算放大器U6反相輸出端相連。
[0021]第十四電阻R14兩端與第三運算放大器U3反相輸入端和輸出端相連。第一電容 Cl兩端與第三運算放大器U3反相輸入端和輸出端相連。
[0022]第四運算放大器U4同相輸入端與接地端GND相連。第十七電阻R17兩端分別與第四運算放大器U4反相輸入端和輸出端相連。
[0023]第五運算放大器U5反相輸入端通過第二十一電阻R21后分別通過第十九電阻 R19、第二十電阻R20與第四運算放大器U4輸出端、整流觸發(fā)角度控制端CONTROL相連。第五運算放大器U5輸出端與第一個變壓器整流觸發(fā)角度端REC-A12相連。第五運算放大器 U5同相輸入端與接地端GND`相連。第二十三電阻R23兩端分別與第五運算放大器U5反相輸入端和輸出端相連。
[0024]第六運算放大器U6輸出端與第二個變壓器整流觸發(fā)角度端REC-A34相連。第六運算放大器U6同向輸入端與接地端GND相連。第二十四電阻R24兩端分別與第六運算放大器U6反相輸入端和輸出端相連。
[0025]并聯(lián)諧振中頻電源第一環(huán)電流平衡控制電路的工作原理如下：
[0026]II、12代表第一個變壓器供電的兩個整流模塊的直流電流，1-3、1-4代表第二個變壓器供電的兩個整流模塊的直流電流。Control代表系統(tǒng)控制的整流觸發(fā)角度。REC-A12 代表第一個變壓器需要的整流觸發(fā)角度，REC-A34代表第二個變壓器需要的整流觸發(fā)角度。
[0027]第一個變壓器供電的兩個整流模塊的直流電流從11、12經(jīng)過第一運算放大器U1， 進行同相比例相加的到第一個變壓器總的輸出電流。第二個變壓器供電的兩個整流模塊的直流電流從1-3、1_4經(jīng)過第二運算放大器U2，進行同相比例相加的到第二個變壓器總的輸出電流。然后經(jīng)過第三運算放大器U3進行差動放大，得到兩個變壓器的差動電流。差動信號經(jīng)過第四運算放大器U4將系統(tǒng)整流觸發(fā)角度控制信號進行重新分配，再經(jīng)過第五運算放大器U5和第六運算放大器U6輸出。即當(dāng)其中一個電壓器的電流過大時，說明這一個變壓器的內(nèi)部阻抗或者供電線路阻抗較小，需要增加這個變壓器相應(yīng)的整流模塊的整流觸發(fā)角。當(dāng)其中一個電壓器的電流過小時，說明這一個變壓器的內(nèi)部阻抗或者供電線路阻抗較大，需要減小這個變壓器相應(yīng)的整流模塊的整流觸發(fā)角。其中電容Cl決定了電流平衡調(diào)節(jié)的速度，速度太快則系統(tǒng)控制不穩(wěn)定，速度太慢則電流平衡調(diào)節(jié)響應(yīng)變慢。
[0028]并聯(lián)諧振中頻電源第二環(huán)電流平衡控制電路將第一環(huán)變壓器級別的整流觸發(fā)角根據(jù)對應(yīng)的整流模塊分配相應(yīng)的整流觸發(fā)角。
[0029]圖2是并聯(lián)諧振中頻電源第二環(huán)電流平衡控制電路。
[0030]如圖2所示，并聯(lián)諧振中頻電源第二環(huán)電流平衡控制電路如下：
[0031]第七運算放大器U7同相輸入端通過第二十五電阻R25與第一變壓器第一電流信號端Il相連，同相輸入端通過第二十七電阻R27與接地端GND相連。第七運算放大器U7 反相輸入端通過第二十六電阻R26與第一變壓器第 二電流信號端12相連。第七運算放大器U7輸出端與通過第二十九電阻R29與第八運算放大器U8反相輸入端相連，輸出端通過第三十電阻R30后分別通過第三十二電阻R32、第三十六電阻R36與第一個變壓器整流觸發(fā)角度端REC-A12、第十運算放大器UlO反相輸出端相連。第二十八電阻R28兩端分別與第七運算放大器U7反相輸入端和輸出端相連。
[0032]第八運算放大器U8同相輸入端與接地端GND相連。第三十一電阻R31兩端分別與第八運算放大器U8反相輸入端和輸出端相連。
[0033]第九運算放大器U9反相輸入端通過第三十五電阻R35后分別通過第三十三電阻R33、第三十四電阻R34與第八運算放大器U8輸出端、第一個變壓器整流觸發(fā)角度端 REC-A12相連。第九運算放大器U9輸出端與第一個變壓器第一整流觸發(fā)角度端REC-Al相連。第九運算放大器U9同相輸入端與接地端GND相連。第三十七電阻R37兩端分別與第九運算放大器U9反相輸入端和輸出端相連。
[0034]第十運算放大器UlO輸出端與第一個變壓器第二整流觸發(fā)角度端REC-A2相連。第十運算放大器UlO同相輸入端與接地端GND相連。第三十八電阻R38兩端分別與第十運算放大器UlO反相輸入端和輸出端相連。
[0035]并聯(lián)諧振中頻電源第二環(huán)電流平衡控制電路的工作原理如下：
[0036]II、12代表第一個變壓器供電的兩個整流模塊的電流，REC-A12代表第一個變壓器的整流觸發(fā)角度。REC-Al代表第一個變壓器中一個整流模塊需要的整流觸發(fā)角度， REC-A2代表第一個變壓器另一個整流模塊需要的整流觸發(fā)角度。
[0037]第一個變壓器供電的兩個整流模塊的電流II、12經(jīng)過第七運算放大器U7進行差動放大得到兩個整流模塊的差動電流。差動信號經(jīng)過第八運算放大器U8將變壓器整流觸發(fā)角度控制信號進行重新分配，再經(jīng)過第九運算放大器U9和第十運算放大器UlO輸出，得到實際第一個變壓器兩個整流模塊的實際整流觸發(fā)角度。即采樣變壓器輸出的兩個整流模塊的三相交流電流，當(dāng)其中一個整流模塊的電流過大時，說明這一個整流模塊對應(yīng)的變壓器側(cè)的內(nèi)部阻抗或者供電線路阻抗較小，需要增加這個整流模塊相應(yīng)的整流模塊的整流觸發(fā)角，即在第一環(huán)變壓器級別的整流觸發(fā)角的基礎(chǔ)上增加角度。當(dāng)其中一個整流模塊的電流過小時，說明這一個整流模塊對應(yīng)的變壓器側(cè)的內(nèi)部阻抗或者供電線路阻抗較大，需要減小這個整流模塊相應(yīng)的整流模塊的整流觸發(fā)角，即在第一環(huán)變壓器級別的整流觸發(fā)角的基礎(chǔ)上減小角度。第二個變壓器兩個整流模塊的整流觸發(fā)角度調(diào)節(jié)同理。[0038]第一環(huán)和第二環(huán)的平衡控制都是實時采集進線電流，實時改變觸發(fā)角度以達到每個整流模塊間的電流平衡，工作精度高?！?br> 【權(quán)利要求】
1.一種并聯(lián)諧振中頻電源電流平衡控制電路，其特征在于具有: 第一運算放大器(Ul)同相輸入端通過第一電阻(Rl)與第一變壓器第一電流信號端(Il)相連，通過第二電阻(R2)與第一變壓器第二電流信號端(12)相連，通過第七電阻(R7)與接地端(GND)相連，反相輸入端通過第五電阻(R5)與接地端(GND)相連，輸出端通過第十一電阻(Rll)與第三運算放大器(U3)的同相輸入端相連； 第二運算放大器(U2)同相輸入端通過第三電阻(R3)與第二變壓器第一電流信號端(1-3)相連，通過第四電阻(R4)與第二變壓器第二電流信號端(1-4)相連，通過第八電阻(R8)與接地端(GND)相連，反相輸入端通過第六電阻(R6)與接地端(GND)相連，輸出端通過第十二電阻(R12)與所述第三運算放大器(U3)的反相輸入端相連； 第十四電阻 (R14)兩端和第一電容(Cl)兩端都分別與所述第三運算放大器(U3)反相輸入端和輸出端相連； 所述第三運算放大器(U3)同相輸入端通過第十三電阻(R13)與接地端(GND)相連，輸出端與通過第十五電阻(R15)與第四運算放大器(U4)反相輸入端相連，通過第十六電阻(R16)后分別通過第十八電阻(R18)、第二十二電阻(R22)與整流觸發(fā)角度控制端(CONTROL)、第六運算放大器(U6)反相輸出端相連； 第五運算放大器(U5)反相輸入端通過第二十一電阻(R21)后分別通過第十九電阻(R19)、第二十電阻(R20)與所述第四運算放大器(U4)輸出端、所述整流觸發(fā)角度控制端(CONTROL)相連，輸出端與第一個變壓器整流觸發(fā)角度端(REC-A12)相連，同相輸入端與接地端(GND)相連； 所述第六運算放大器(U6)輸出端與第二個變壓器整流觸發(fā)角度端(REC-A34)相連，同向輸入端與接地端(GND)相連； 第九電阻(R9)兩端分別與所述第一運算放大器(Ul)反相輸入端和輸出端相連，第十電阻(RlO)兩端分別與所述第二運算放大器(U2)反相輸入端和輸出端相連，第十七電阻(R17)兩端分別與所述第四運算放大器(U4)反相輸入端和輸出端相連，第二十三電阻(R23)兩端分別與所述第五運算放大器(U5)反相輸入端和輸出端相連，第二十四電阻(R24)兩端分別與所述第六運算放大器(U6)反相輸入端和輸出端相連，所述第四運算放大器(U4)同相輸入端與接地端(GND)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)諧振中頻電源電流平衡控制電路，其特征在于: 其中，所述第一變壓器第一電流信號端(Il)還通過第二十五電阻(R25)與第七運算放大器(U7)同相輸入端相連，所述第一變壓器第二電流信號端(12)還通過第二十六電阻(R26)與所述第七運算放大器(U7)反相輸入端相連； 所述第七運算放大器(U7)同相輸入端通過第二十七電阻(R27)與接地端(GND)相連，輸出端與通過第二十九電阻(R29)與第八運算放大器(U8)反相輸入端相連，通過第三十電阻(R30)后分別通過第三十二電阻(R32)、第三十六電阻(R36)與第一個變壓器整流觸發(fā)角度端(REC-A12)、第十運算放大器(UlO)反相輸出端相連； 第九運算放大器(U9)反相輸入端通過第三十五電阻(R35)后分別通過第三十三電阻(R33)、第三十四電阻(R34)與所述第八運算放大器(U8)輸出端、所述第一個變壓器整流觸發(fā)角度端(REC-A12)相連，輸出端與第一個變壓器第一整流觸發(fā)角度端(REC-Al)相連，同相輸入端與接地端(GND)相連；所述第十運算放大器(Uio)輸出端與第一個變壓器第二整流觸發(fā)角度端(REC-A2)相連，同相輸入端與接地端(GND)相連； 第二十八電阻(R28)兩端分別與所述第七運算放大器(U7)反相輸入端和輸出端相連，第三十一電阻(R31)兩端分別與所述第八運算放大器(U8)反相輸入端和輸出端相連，第三十七電阻(R37)兩端分別與所述第九運算放大器(U9)反相輸入端和輸出端相連，第三十八電阻(R38)兩端分別與所述第十運算放大器(UlO)反相輸入端和輸出端相連，所述第八運算放大器(U8)同相輸入端與接地端(GND)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的并聯(lián)諧振中頻電源電流平衡控制電路，其特征在于: 其中，所有運算放大器 為LF347運算放大器。
【文檔編號】H02M7/12GK203416185SQ201320540302
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】郭威, 李俊, 馮強 申請人:上海新研工業(yè)設(shè)備有限公司