中频电源的零压启动装置结构及工作原理

 

　　中频电源的启动性能是最重要的性能指标，它的好坏直接影响设备的品质和使用性能。因此，启动问题一直是业内研究的重点和难点，人们采用各种方法改善启动性能，如：充电启动法、并联启动法、他激转自激法、预充磁启动法等，这些方法在一定程度上改善了启动性能，但这些传统的启动方式还是存在线路复杂、成本较高、故障率高等缺点。为降低设备成本、优化和简化设备结构，在工程实践中摸索出了一种全新的启动方式——零压启动。本文对其结构原理加以阐述。

　　1 零压启动装置的结构和工作原理

　　1.1 零压启动装置的结构

　　零压启动是一种全新的启动方式，它没有额外增加任何辅助装置，线路简洁，成本低，经长期生产实践检验，其启动性能非常优越。

　　图1为逆变主电路的原理图，L0是启动磁环，TA是电流互感器，TV是电压互感器，分别为反馈电路提供检测电流和检测电压信号。

　　

 

　　图2为反馈电路的原理图，T是隔离变压器，RP是逆变角调整电位器，VDl～VD4是反并联二极管。

　　

 

　　1.2 零压启动的工作原理

　　零压启动是利用干扰信号使负载LC起振，产生自激振荡，反馈电路捕捉自激信号，控制电路则对信号进行放大整形，输出与负载振荡频率同步、相位相差180°的控制脉冲，控制逆变桥晶闸管。具体过程是：电路通电时，各种干扰信号通过RC吸收电路以及分布电容耦合至负载电路，撞击负载LC使之产生自由振荡，电流互感器TA、电压互感器TV将振荡电流和电压信号传递至反馈电路，两信号在反馈电路中叠加合成，之后送入逆变控制电路，控制电路产生信号脉冲控制逆变晶闸管。

　　零压启动的技术关键是如何捕捉微弱的自激信号。为此反馈电路采用了高变比(1：500)的电流互感器TA，并在电流反馈回路中串联四只反并联二极管VDl～VD4，当信号微弱时，二极管工作在非线性区域，从而可以获得较高的输出阻抗与隔离变压器T匹配。在电源正常工作时，VDl～VD4又呈现较小的正向电阻，与反馈信号较强相均衡。T为高输入/输出电阻隔离变压器，逆变触发电路的输入级为高输入内阻、高灵敏度的集成放大电路。采取该技术措施后即便自激信号再微弱也能将其捕获进行处理，形成逆变桥晶闸管所需的有效触发信号，实现了用自激信号直接启动电源的目的。

　　由于谐振回路等效电阻较小和补充能量的不足，在负载谐振电路产生有效自激信号的时间很短，加之对自激信号进行处理的电路有延时陛，因而在启动瞬间不易捕捉到自激信号，容易造成逆变失败。为此，在负载谐振回路设置一个启动磁环L0，如图l所示。其原理是：在负载回路振荡期间，L0两端必产生一个自感电动势，该自感电动势总是阻碍原来电流变化的。即在相同的启动时间内减少了自激信号的衰减速度，使产生自激信号的周期数增加，为捕捉自激信号赢得了时间，提高了启动的可靠性。另外，由于L0是磁环，只有在电流很小时才起作用，电源启动后很快会磁饱和，不会对电源正常工作产生影响。

　　关于零压启动的原理业内有很多争论，也有很多提法，一直没有明确的说法和定论，本文认为零压启动的关键诱因就是干扰信号，启动时干扰信号越强越容易启动。电抗器LD有滤波作用，若将其短路则有助于启动，而在其后直流电压端(图1中VT1至VT4间)并联一电容将干扰信号滤除则很难启动;若将逆变桥斜臂(VT1、VT3或VT2、VT4)短路，干扰波能顺利越过逆变桥，很容易使电源启动，特别是对并联机非常有效，并联机常常以此作为辅助启动的手段。

　　2 性能比较

　　与其它启动方式相比，零压启动具有无可比拟的优势。

　　首先是启动平稳，零压启动是从零电压开始逐渐启动的，启动过程没有任何冲击，特别是重载启动优势更为明显;其次，线路结构简单，基本没有增加额外的辅助装置，不像其他方式都有一套专门的启动装置;再次，元器件少、故障率低、成本低，容易检修。

　　3 结论

　　零压启动是在长期的工程实践中摸索出来的一种启动方式，它大大简化和优化了设备结构，一经出现便被各个厂家广泛采用。但它却一直没有扎实可靠的理论依据，关于它的启动机理也鲜见书刊文字，业内更是说法不一，没有统一定论。本文对其原理做了初步探讨。