KCB2 控制板 技术说明书 武汉电力仪表二厂 武汉华电电力仪表有限责任公司 KCB2 可控硅控制板说明书 目 录 1 概述 …………………………………………………………………………………… 1.1 使用范围 1.2 产品特点 2 主要技术参数 ………………………………………………………………………… 3 工作原理 ……………………………………………………………………………… 4 使用方法 ……………………………………………………………………………… 4.1 变压器的选择 4.2 端子接线 4.3 电路的保护 4.4 通电方式 4.5 参数整定与调试 4.6 操作说明 5 附图…………………………………………………………………………………… 附图一：三相桥式全控整流电路接线示意图 附图二：带平衡电抗器双反星型整流电路接线示意图 附图三：控制板原理框图 附图四：控制板参数整定原件布置示意图 附图五：控制板输出端子示意图 1 2 2 3 4 8 KCB2 可控硅控制板说明书 一、 概述 1.1 适用范围 KCB2 控制板为三相闭环控制板，适用于采用三相桥式全控、三相桥式半控或带平衡电 抗器双反星型可控硅相控整流电路、电阻或电感性负载的直流调压装置，广泛应用于相控 直流电源、电镀、电氧化、电加热等设备。控制板采用高性能集成电路，脉冲对称性高， 温度稳定性好，抗干扰性能力强，功能齐全，工作可靠。 1.2 产品特点 采用高性能集成电路 开环-闭环两种控制方式 相序自适应功能 上电封锁、软启动功能 过流、过压保护功能，并能分别发出告警信号 一体化结构，集电源、保护单元、触发单元、脉冲变压器于一体，使用调 试简便。 二、 主要技术参数 2.1 输入电源：三相 AC380V±10％ 50HZ 2.2 触发脉冲： 脉冲形式：六路双窄调制脉冲 脉冲宽度：≥1ms (50HZ 18˙) 脉冲电流峰值：≥800mA 各相脉冲不均匀度：≤1˙ 移相范围：0～170˙ 2.3 调节特性 闭环时，恒压、恒流精度：优于 1％ 调节时间：0.1S 2.4 移相控制电压：DC 0～8V 2.5 工作环境 环境温度：-10～+45℃ 环境湿度：≤80％RH 2.6 外形尺寸：长 X 宽 X 高＝250X140X40 三、 工作原理 KCB2 三相整流（闭环）触发控制板由电源变压器、同步变压器、电压及电流调节器、 三相可控触发集成电路，过流及过压保护电路，软启动、上电封锁等电路组成。原理框图 见附图三。 KCB2 控制板采用了高性能移相触发集成电路，集成电路有三路相同的部分：同步过零 和极性检测、锯齿波形成、锯齿波比较，经过抗干扰锁定、脉冲形成等电路形成三相触发 调制脉冲或方波，由脉冲分配电路实现全控、半控的工作方式，再由驱动电路完成输出驱 2 KCB2 可控硅控制板说明书 动。 控制板设有相序自适应电路。控制板有鉴相功能，能根据同步输入相序自动调节输出 补脉冲，适应不同相序需要。因此用户不必考虑输入相序。 控制板有断相保护功能。当主电路有变压器且采用 Y/Y-12 接法时，如果输入三相电源 任缺一相，系统自动封锁触发脉冲，使输出回零。但采用△/Y-11 接法时，没有此功能。 电压及电流调节器：调节器用于实现电压的自动调节和电流自动限流调节功能。电压 及电流调节器为并联，任何时候都只有一个工作，至于工作在哪一种方式上，由负载的大 小和电流、电压给定值同时决定。 一般情况下，控制板工作在自动稳压状态，由电压调节器起作用，在输入电压和负载 变化不超过一定值的情况下，保证输出电压稳定在设定值。 当负载增大，输出电流达到或有超过限流值趋势时，电流调节器起作用，控制板进入 降压限流工作状态，保证输出电流不超过设定值。 过流及过压保护电路：是防止意外原因（如短路、过载、过压等）导致输出电流或电 压超过某一极限值而设的保护电路，当发生过流或过压保护时，系统自动封锁触发脉冲， 使输出回零，，相应的过流或过压指示灯亮，并分别通过相应的继电器常开无源节点发出信 号。为防止出现震荡现象，故障排除后，控制板不能自动恢复工作，需要按复位按钮才能 恢复正常工作。 软启动、上电封锁电路能够避免上电冲击。刚上电时延时 3 秒钟左右给脉冲输出电路 供电，然后逐步加大导通角，使输出电压逐步提高到设定值。 全控和半控：控制器可工作在全控和半控工作状态，全控方式输出双调制脉冲，半控 方式输出单调制脉冲。 开环和闭环：控制板主要为闭环控制设计，但也能工作在开环状态，在开环状态时， 上述电压及电流调节器、过流及过压保护电路、软启动、上电封锁电路不工作，电流和电 压反馈线也不用接。 四、 使用方法 4.1 变压器的选择 根据用户的不同需要，控制器的主电路见附图一。 主电路可以有变压器，也可以无变压器。当有变压器时，变压器可以有二种接线方式： △/Y-11（D/Y-11)和 Y/Y-12 两种。 △/Y-11 接法：如附图一所示，原边的三个线圈绕组 A、B、C 和副边三个绕组 a、b、c 分别对应接在同一芯柱上，即 A 和 a，B 和 b，C 和 c 在同一芯柱上，原边绕组的三个首头 A、B、C 作为出线端，接三相电源输入，同时对应接 P2 端子的 1＃，2＃，3＃号端子（即 A 接 P2 的 1＃端子，B 接 P2 的 2＃端子，C 接 P2 的 3＃端子），原边三个绕组的尾头分别 与另一绕组的首头相接，即 A 的尾头接 B 的首头，B 的尾头接 C 的首头，C 的尾头接 A 的 首头，组成一个△。副边三个绕组 a，b，c 的尾头接在一起，三个首头作为出线，接可控硅 的输入端 a，b，c。△/Y-11 接法产生的谐波小，可减少对电源的干扰，应尽量采用。 Y/Y-12 接法：原边的三个线圈绕组 A、B、C 和副边三个绕组 a、b、c 分别对应接在同 一芯柱上，原边绕组的三个首头 A、B、C 作为出线端，接三相电源输入，同时对应接 P2 端子的 1＃，2＃，3＃号端子，原边三个绕组的尾头接在一起接电源的 N 线，同时接 P2 的 4＃端子。副边的接法与△/Y-11 副边接法相同。 3 KCB2 可控硅控制板说明书 4.2 端子接线 为保证可控硅正常工作，减少相互干扰，可控硅触发线、控制线与反馈线、电源线这 三种不同性质的引线必须分别困扎，并尽可能短，电源线绝缘性要好，最好单行。 端 子 接 线 表 端子排 端子号 符号 P1 作用 选用导线 端 子 排 P2 1 2 G1 K1 T1 脉冲 3 4 G2 K2 T2 脉冲 5 6 7 8 9 10 G3 K3 G4 K4 G5 K5 T3 脉冲 T4 脉冲 T5 脉冲 G,K 双线绞合，1m ㎡多股导线 11 12 G6 K6 T6 脉冲 14 15 COM2 NO2 告警 过 压 公共 告 警 端 常 开 点 端子 号 1 2 3 4 5 6 7 8 符号 A B C N It GND FV P+ 电 流 反 馈 公 共 端 电 压 给定 反 馈 电源 + 三相电源 380V 作用 反 馈 (+) 选用导线 1m ㎡多股导线 (+) (+8V) 9 P 0 电 压 给 定 10 11 12 GND I0 FWC 给 定 电 源 - 备 用 复 位 NO 1 过 流 控 制 告 警 (0V) 1m ㎡屏蔽导线 13 常 开 点 1m ㎡多股导线 P1 端子排的 1＃-12＃端子为六路脉冲输出，严格按附图一接线，做到一一对应。P1 端 子排旁有六个发光二极管，每个发光二极管对应一路脉冲，发光二极管亮表示该路脉冲输 出正常。 P2 端子排的接线： 4＃端子为三相输入电源 A,B,C,N,380V/220V,50HZ 输入，当变压器为△/Y-11 接法 1＃～4 时不用接 N 线。 6＃端子（GND）为电流反馈和电压反馈的公共端，也是控制板的地。 ★ 按附图一引入电流反馈的同时，将主电路的地（-）和控制板的地接在了一起，形成 了一个公共地。因此主电路中分流器的位置一定要在整流器输出的负（GND）端，因为它 有建立共地的作用。 需要说明的是：这里的公共地是控制板的地（GND）和主电路的直流输出负（-）的公 共端，不是真正的大地，建立这个公共地是控制板监测主电路电流和电压并进行相关控制 的需要。公共地是否与大地相接，可根据需要而定。 5＃端子（It）为电流反馈+端。从分流器的+端引入。 4 KCB2 可控硅控制板说明书 ★ 引入电流反馈可以监测输出电流，设置限流值和过流保护值的。当输出电流达到或 有超过限流值趋势时，电流调节器会根据负载电流的变化自动调节可控硅导通角，使输出 电流不超过设定值。当意外原因导致输出电流迅速上升到过压保护电流值时，整流器封锁 触发脉冲，使输出为零。 7＃端子（FV）为电压反馈+端。从主电路输出+端，通过电压反馈电阻引入（电压反馈 电阻可以内置于控制板内）。 ★ 引入电压反馈可以监测输出电压大小，在稳压状态下，通过电压调节器时时调整可 控硅导通角，保证输出电压稳定。并可以设置输出过压保护值的。 9＃端子(P0)为电压给定端。 ★ 电压给定为 DC8～0V，对应移相范围 0～170˙，电压给定越高，移相角越小（导 通角越大），输出电压越高。 8＃端子（P+）和 10 10＃端子（GND）是一组内部直流电源，为电压给定专用。 ★ 8＃端子为 DC+8V，9＃端子为地 0V，也是公共地。在 8＃，9＃，10＃端子上外接 10K 电位器，在 9＃端子上可以获得 DC 0-8V 的电源，供电压给定使用。 12＃端子（FVC）为外接复位控制端。 12 ★ 在 12＃端子和地之间安装可自复位按钮。当系统出现过流或过压保护现象，输出为 0V。排除故障后，系统不能自动恢复工作。按下按钮，12＃端子和地之间瞬间短接，可以 使系统复位，恢复正常工作。在控制板内部也有一个复位按钮，它们的作用相同。 14 14＃端子（COM2）为过流、过压保护告警无源常开触点的公共端。 13＃端子（NO1）为过流保护告警无源常开触点。 13 15＃端子（NO2）为过压保护告警无源常开触点。 15 4.3 电路的保护 为保证系统能够长期稳定的工作，主电路必须加上必要的保护原件，如用压敏电阻作 为过压保护，快熔作为过流保护，在可控硅两端加阻容吸收之路等。如果控制板在条件比 较恶劣的条件下使用，需要对控制板做好隔离保护，防止电路板及电子原件的损坏。 4.4 通电方式 控制器与主电路可以同时上电，也可以主电路先上电，控制板后上电。上述两种通电 方式都能确保上电无冲击。如果一定要控制器先上电，主电路后上电，上电之前务必先把 电压给定调回零位。 4.5 参数整定与调试 通电前一定要仔细检查接线，特别是电源变压器接线，电源内部相序的对应，确保正 确无误，并将电源给定相互调整至零位 5 KCB2 可控硅控制板说明书 4.5.1 △接法和 Y 接法跳线连接 首先确定变压器原边的接法，当变压器原边接法为△形接法时，将控制板右上角的 SW1 的△下面的三对焊点短接。当变压器原边接法为 Y 形接法（或没有变压器）时，将 SW1 的 Y 下面的三对焊点短接。两组焊点不能同时焊接。出厂时设为△形接法。见图 1. SW1 △ SW2 开环 Y 2 1 3 变压器原边接法选择 闭环 开环、闭环选择 SW3 半控 2 1 3 全控 全控、半控选择 图1 4.5.2 开环和闭环控选择 将 SW2 的 1，3 短接，控制板工作在闭环状态。 将 SW2 的 1，2 短接，控制板工作在开环状态。 出厂时设为闭环工作状态。见图 1 4.5.2 全控和半控选择 将 SW3 的 1，3 短接，控制板工作在全控状态。 将 SW3 的 1，2 短接，控制板工作在半控状态。 出厂时设为全控状态。见图 1。 4.5.3 电压反馈电阻选择 系统闭环工作时，需要接电压反馈电阻 RF，其阻值根据系统额定输出电压 Ue 确定。 RF 的阻值【单位：千欧（KΩ）】及功率【单位：瓦特（W）】的计算公式如下： Ue 1 8 P 0.2 RF RF (KΩ) ………………………………………………………… ① (W) ……………………………………………………… ② 式中 Ue 为额定输出电压，单位：伏特（V） 例如：额定输出电压 Ue＝200V,RF 电阻值及功率计算如下： 200 RF 1 24 (KΩ) P 0.2 24 4.8 (W) 8 选取 RF 的阻值为 24 KΩ,功率＝5W 4.5.4 整流器输出电压 U、最大输出电压 UM 与额定输出电压 Ue 整流器的输出电压与整流方式、整流变压器 T 输出电压及可控硅控制角有关，对附图 6 KCB2 可控硅控制板说明书 一中的三相桥式全波整流电路，在大电感负载时，对应的输出电压公式为： U 1.35U cos 2l V 0 90 …………………………………③ 0 上式中 U2l 为整流变压器 T 次级线电压有效值，单位：伏特（V）。 α为可控硅移相角。 移相范围为 0～90°。由公式③可见，通过调整电压给定（0～8V），改变移相角 α，可以得 到 0～1.35U2l 的输出电压。 当 00 时， COS 1 U 1.35U M 2l 此时的整流器输出电压为最大输出电压 ，用 UM 表示。 ……………………………………………………………………… ④ 整流器最大输出电压 UM 是整流器输出电压的极限值，其大小会受到输入电压波动等因 素影响而变化，为了保证输出电压的稳定，实际应用中，需要留有余量，工作电压应低于 UM，我们把允许整流器输出的最大电压称为额定输出电压，用 Ue 表示。 变换公式①得到 Ue RF 1 8 V ………………………⑤ 从公式⑤可以看出，电压反馈电阻决定了系统额定输出电压 Ue 的大小。 ★ 由此可见，合理选择好电压反馈电阻，可以确定工作电压范围，限制系统最大输出 电压，防止出现过压现象。因此，电压反馈电阻有限压作用。 当负载为纯阻性或感性带有续流二极管时，移相范围为 0～120°，输出电压范围和最大 输出电压 UM 与大电感性负载时相同。 4.5.5 输出过流保护值设定 在闭环状态下，使系统投入正常工作， 加大负载（或电压），使输出电流等于过流保护 设定值，然后顺时针调整电位器 RP9,直到过流指示灯亮。系统输出为零。 4.5.6 输出限流值设定 在闭环状态下，使系统投入正常工作， 加大负载（或电压），使输出电流高于限流值， 然后逆时针调整 RP6,使输出电流下降到限流值。 ★ 过流保护值是根据实际情况设定的整流器禁止超过的最大电流值，一般应高于限流 值，所以应该先设定过流值，后设定限流值。 4.5.7 输出过压保护值设定 在闭环状态下，使系统投入正常工作，调整电压给定电位器，使输出电压等于过压保护 设定值，然后顺时针调整电位器 RP8,直到过压指示灯亮，系统输出为零。 ★ 过流保护值是根据实际情况设定的整流器禁止超过的最大电压值。由于电压反馈电 阻 RF 使输出电压最大不超过 Ue，因此过压保护值小于 Ue. 过压保护控制是通过禁止触发脉冲输出的方法，使输出为零，达到过压保护的目的。 反馈电阻限压是通过限制导通角增大的方法，使系统电压升高到 Ue 时再不能继续升高， 达到防止过压的目的。 两种对电压保护的方法，措施和效果各不相同，用户可根据实际需要合理设置。 4.5.8 输出限辐值设定 7 KCB2 可控硅控制板说明书 顺时针调整电位器 RP4 可以减小导通角，降低输出电压。 ★ 设置限辐值就是设置最大导通角，使输出输出电压不超过一定值。但是，整流器 输出电压受输入电压、负载大小等因素的影响。如果电压给定值一定，则： 在开环工作状态下，输出导通角一定，输出电压会受到输入交流电压和负载大小变化 而改变，变化关系是：与输入电压大小成正比，与负载大小成反比关系。 在闭环工作状态下，有两种情况： a）稳压状态：当输出电流没有超过限流值时，电压调节器起作用，系统工作在稳压状 态，导通角会根据输入电压及负载大小等因素自动调整，保证输出电压一定。 b）限流状态：输出电流达到或有超过限流值趋势时，电流调节器起作用，系统进入降 压限流状态，导通角会根据输入电压及负载大小等因素自动调整，保证输出电流不超过限 流值。 因此，在闭环工作状态下，限幅值的设定要综合考虑各种因素，不要因为限辐值过小 而影响导通角的自动调整。 如果不需要设置限辐值，可将电位器 RP4 逆时针调整到底。 4.5 操作说明 4.5.1 整流装置每次通电前，最好先将电压给定值旋至零位。 4.5.2 如果主电路和控制板分别上电，应主电路先上电，控制板后上电。 4.5.3 整流装置在工作中如果发现输出电压回零，且“过流”或“过压”灯亮，应停电 检查故障，排除故障后再通电工作。切不可没有找到原因就强按“复位”按钮恢复工作， 以免扩大故障。 五、 附图 附图一：三相桥式全控整流电路接线示意图 附图二：带平衡电抗器双反星型整流电路接线示意图 附图三：控制板原理框图 附图四：控制板参数整定原件布置示意图 附图五：控制板输出端子示意图 8 附图一 9 三相桥式全控整流电路接线示意图 字 期 签 日 底图总号 旧底图总号 机制校对 计算机制图 借（通）用件登记 KCB2 控制板 75mV 分流器 - + 10K 最大输出电压U 电 压 给 定 RP 电阻功率： P=0.2RF（W） FV= 电压反馈电阻 电阻值： -1（KΩ） 注： 1、本图为KCB2控制板的三相桥式全控整流电路接线示意图。 2、变压器有△/Y-11和Y/Y-12二种接线方式。选择△/Y-11接法时，将SW1中的△下面的三对焊点短接。当选择Y/Y-12接线方式时， 将SW1的Y下面的三对焊点短接，但二组焊点不能同时短接，否则会引起短路。当采用Y/Y-12接线方式时，输入N线不用接。 3、输入电源为380V/220V 50HZ,没有相序要求。但输入A,B,C到变压器、控制板之间以及 变压器输出a，b，c到可控硅输入端a，b，c之间必须严格按图纸接线，做到一一对应。 4、触发脉冲移相范围在0-170°之间连续可调。 武汉电力仪表二厂 5、闭环工作时需接电压反馈电阻RF，计算公式为：阻值：RF=最大输出电压Ue/8 -1(KΩ）。 武汉华电电力仪表有限责任公司 功率：P=0.2RF(W),也可以根据用户的需要，将RF内置于控制板内。 6、AN为外部复位按钮，在发生过流和过压故障时，系统禁止输出，故障排除后，按AN按钮复位，恢复正常工作。 KCB2板 7、NO1,NO2分别为过流、过压告警常开节点，COM为公共端。为无源节点，可用于外部告警控制。 8、对电源输出纹波要求较高时，可加续流二极管、平波电抗器和滤波电容。 50HZ 输入 T 直 流 输 出 V + KCB2 可控硅控制板说明书 附图二 10 带平衡电抗器双反星型整流电路接线示意图 字 期 签 日 底图总号 旧底图总号 机制校对 计算机制图 借（通）用件登记 KCB2 控制板 10K 电 压 给 定 RP 注： 1、本图为KCB2控制板的带平衡电抗器双反星型整流电路接线示意图. 2、变压器的原边有△形和Y形二种接线方式。选择△形接法时，将SW1中的△下面的三对焊点短接。当选择Y形接线方式时， 将SW1的Y下面的三对焊点短接，但二组焊点不能同时短接，否则会引起短路。当采用Y形接线方式时，输入N线不用接。 3、输入电源为380V/220V 50HZ,没有相序要求。但输入A,B,C到变压器、控制板之间以及 变压器输出端到可控硅输入端之间必须严格按图纸接线，做到一一对应。 4、触发脉冲移相范围在0-170°之间连续可调。 武汉电力仪表二厂 5、闭环工作时需接电压反馈电阻RF，计算公式为：阻值：RF=最大输出电压Ue/8 -1(KΩ）。 武汉华电电力仪表有限责任公司 功率：P=0.2RF(W),也可以根据用户的需要，将RF内置于控制板内。 6、AN为外部复位按钮，在发生过流和过压故障时，系统禁止输出，故障排除后，按AN按钮复位，恢复正常工作。 KCB2板 7、NO1,NO2分别为过流、过压告警常开节点，COM为公共端。为无源节点，可用于外部告警控制。 50HZ 输入 75mV 分流器 - + 流 输 出 V0 +直 KCB2 可控硅控制板说明书 附图三 控制板原理框图 11 字 期 签 日 底图总号 旧底图总号 机制校对 计算机制图 借（通）用件登记 电 压 给 定 AC A 380V 电 B 压 输 C 入 开环/闭环 选择 过零和极性检测 同步变压器 锯齿波形成 锯齿波形成 锯齿波形成 电压反馈 电压 调节器 上电封锁 及软启动 相序和缺相检测 过零和极性检测 同步变压器 选择 过零和极性检测 同步变压器 过零脉冲发生器 抗 干 扰 锁 定 电 路 电流反馈 电流 调节器 半控/全控 选择 比较 比较 比较 过流保护 告警输出 过电流保 护电路 脉 冲 驱 动 电 路 脉 冲 输 出 控制板 原理框图 武汉电力仪表二厂 武汉华电电力仪表有限责任公司 脉 冲 分 配 电 路 KCB2板 过压保护 告警输出 过电压保 护电路 复位 电路 脉 冲 形 成 电 路 脉冲发生器 KCB2 可控硅控制板说明书 附图四 控制板参数整定原件布置示意图 12 字 期 签 日 底图总号 旧底图总号 机制校对 计算机制图 借（通）用件登记 SW2 过流 指示灯 过压 指示灯 SW2为开环/闭环工作方式选择位置： 将1,2短接时,为开环工作方式 将1,3短接时,为闭环工作方式 出厂时设定为闭环工作方式 过流 过压 限流 限辐 闭环 开环 阻电馈反压电 1、过流保护值设定： 加大负载（或电压），使输出电流达到过流保护设定值，然后调整电位器RP9,直到过流指示灯亮。 2、过压保护值设定： 调整输出电压，使输出电压达到过压保护设定值，然后调整RP8,直到过压指示灯亮。 3、限流值设定： 加大负载（或电压），使输出电流高于限流值，然后调整RP6,使电流下降到限流值。 一般过流保护值应高于限流值，所以应该先设定过流值，后设定限流值。 4、限辐值设定： 设定限辐值，可以限制最大输出导通角，防止电压输出过高。不过在闭环工作状态时，如果限 辐值设定的最大导通角与正常工作时的导通角较接近时，或者负载、输入变化较大时，会影响 控制器的自动调整。用户应综合考虑。 5、复位 当发生过流或过压保护时，电源将禁止输出。排除故障后，电源不能自动恢复工作，需要按复 位按钮SW4或外部复位按钮AN,电源恢复正常工作。 复位按钮 SW3为全控/半控工作方式选择位置： 将1,2短接时,为半控工作方式 将1,3短接时,为全控工作方式 出厂时设定为全控工作方式 全控 半控 工作电源 指示灯 5 6 2 3 KCB2板 原件排列图2 原件排列图2 武汉电力仪表二厂 武汉华电电力仪表有限责任公司 4 1 SW1 SW1为变压器接线方式选 择位置： 控制板支持变压器△/Y11和Y/Y-12二种接线方式 当变压器为△/Y-11接线 方式时，须将SW1的△下 面的三对焊点1,2,3短接。 当变压器为Y/Y-11接线 方式时,须将SW1的Y下面 的三对焊点4,5,6短接。 出厂时设置为△/Y-11接法。 △,Y两组焊点不能同时 短接！！！ KCB2 可控硅控制板说明书 附图五 控制板输出端子示意图 13 字 期 签 日 底图总号 旧底图总号 机制校对 计算机制图 借（通）用件登记 KCB2 控制板 KCB2板 端子接线图 武汉电力仪表二厂 武汉华电电力仪表有限责任公司 KCB2 可控硅控制板说明书 KCB2 可控硅控制板说明书 地 址：武汉市洪山区磨山村特 1 号 邮 编：430074 电 话：027— 87512347，87511389 传 真：027-- 87512347 14