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产品名称：淬火机床

       本机床主要适用于各种轴类、盘类及异形零件的感应淬火。

       机床采用数控系统实现淬火速度及位置的控制，能满足工件的淬火工艺要求。

机床的主要特性：

       1.采用数控（PLC）系统操作方便，显示直观，可根据工件的不同工艺要求，编制及储存多种热处理工艺程序。

       2.控制系统预留淬火加热及冷却水控制接口，可根据工艺要求对工件的加热及冷却过程进行全程控制。

       3.工件旋转采用变频调速，机械主升降传动采用交流伺服驱动，进给速度均匀准确，淬火质量稳定。

       4.床身采用钢板焊接结构，整体去应力处理。

       5.机床关键部件均采用防腐防磁材料或防锈处理。

       6.本机床的淬火方式：连续加热喷淋淬火、分段加热喷淋淬火及一次加热喷淋淬火等。


       固态高频电源按连续工作制设计。整套设备由STC单片机系统实现设备综合连锁控制及故障诊断功能，通过数码显示监视设备运行状态。下面是各组成部分结构及性能的简单描述：

1、 高功率因数整流柜

       ①整流柜采用PWM开关电源提高设备功率因数，直流侧采用平波电抗作为滤波器以满足逆变器（电流型逆变器）的工作要求，以达到降低设备输出电压脉动，提高纹波系数指标的目的。                                                                          

       ②整机输出纹波系数不大于1%，确保了熔化质量。因为有磁芯变压器作为二级电源隔离，同时整流采用PWM开关电源以及有平波电抗作为滤波器，避免了电网谐波成分对设备的干扰。

2、 逆变输出柜

       ① 提供高频淬火所需电源，主功率器件采用美国IR公司IRFP460和IXYS公司DSEI60-06A快恢复二极管构成电流型逆变器。

       ② 单层功率模块输出功率50KW，整机采用多层功率模块并联。额定工作频率为400KHZ。相同功率模块间具有互换性。该功率模块可以可靠地工作在600KHZ,因此工作在400KHZ时是非常容易的。

3、固态高频设备的工作原理

       固态高频电源实际上是一台低电压、大电流、交-直-交变频电源，它将三相380V、50HZ交流经整流再逆变成为单相高频交流电源，电路结构简单，主电路整流部分是常用的可控硅三相全控桥式整流电路，采用PWM开关电源提高设备功率因数，逆变部分采用MOSFET场效应管，MA+、MA-与MB+、MB-及MB+、MB-的中点线恰似E字，因此我们称为E类桥。

       触发控制只有二块印刷电路板，一块是可控硅三相全桥控制触发板，另一块是逆变控制板。

3.1可控硅电源与高功率因数电源的比较

比较参数

可控硅移相整流器

高功率因数电源

受控器件

可控SCR

IGBT

工作频率

50Hz

6～12KHz

控制方式

移相触发

PWM调制

输入滤波

无

L、C

输出滤波

L、C

L

输出直流

半波

高密度直流方波

稳压精度

<5%

<1%

稳流精度

<5%

<1%

冷却方式

水冷

水冷

效率AC-DC

功率因数低，无功功率大

93%

功率因数

0～0.90可变

全范围可达0.93以上

控制电路

复杂，有同步要求，不易集成

简单，专用控制板，全封闭

体积

体积大，结构分散，重量重

体积小，结构紧凑，重量轻

对电网干扰

大，不易消除

小，易消除

调节器速度

较慢，毫秒级

极快，微秒级

节能效果

差

节能明显

3.2 高功率因数电源系统原理及构成

3.2.1、Buck降压斩波器工作原理

       当开关S接通时，电流沿回路1流动使L中电流增大储能增加，为电容C和负载供电，当S断开期间由于电感L中电流不能中断，电感电流沿回路2继续释放电感储能，此时由二极管承担续流作用，电流随电感能量减少而减少直到下一次开关S接通，重复这种开关操作达到输出电压电流平衡。控制开关器件S的通断时间比例可以达到控制输出电压的作用，实际应用中，开关器件S采用大功率半导体器件IGBT或MOSFET来执行快速开关通断控制；Buck电路是一种降压电路，既输出电压总是小于输入电压，其优点是结构简单，可以使输出电压由0V起步平滑调节，输出电压满足：

        Vo=(ton/T)×Vi=d×Vi

        其中ton—斩波脉宽、T—斩波周期、d—占空比

3.2.2、PWM控制技术  

       PWM的含义是‘脉宽调制’的意思，也就是通过连续调整某一频率的信号脉冲宽度，驱动开关器件，改变输出电压或电流脉冲波的平均值。就前面的Buck斩波器来说，让开关器件S接受PWM信号控制，就能使输出电压按系统控制指令要求工作在要求的数量值上。

Buck斩波器开关频率

       f=1/T      f—频率、T周期

       理论上f越高越好，采用较小的LC参数就可达到较好的滤波效果，小功率开关电源的工作频率往往做到数百千赫甚至更高，这样可以大大减小滤波器体积和造价。但是大功率器件的开关频率有限，过高的开关频率会增加开关损耗，导致开关器件的发热损坏，通常IGBT器件开关频率只能达到几kHz～几十kHz。

3.2.3、设备采用了降压斩波式工作原理，配置了过流、过载、过热、短路等多重保护，确保设备可靠运行。工艺结构采用机架式整体设计，选用英飞凌IGBT开关器件，Epcos电解电容，控制用高性能进口芯片，具有运算精确温漂小等特点，实现了高稳定性的直流电压输出控制。

3.3高功率因数电源技术参数：

       输出纹波   ≤0.3%（有效值）

       电源效率   ≥93%  AC-DC

       功率因数   ≥0.92（实际测试）

       负载静态调整率 ≤0.1%V FSC（0-100%I FSC）

       负载动态调整率 ≤0.5%V FSC

       自动给定斜坡   4S（0.5~30S可调）

       故障连锁保护时间 ≤10μS

4、第四代固态高频电源所具有的一些显著特点

4.1 线路简单，安装方便

       取消降压变压器后，节省了整流与变压器之间的连接大线，整流柜与逆变柜之间的控制连线不足十根，方便配置。整流电源和操作台之间的连线也很少。

4.2 保护齐全，维护方便

       整机设置二十余种保护措施，提高设备稳定性，防止设备损坏。有报警信息经控制板相应处理后送至STC单片机。通过数码显示，维护人员可方便了解设备故障原因及处理对策。

整流板数码管显示说明如表

显示

内容

状态含义

处理办法

“9”

高过流

·检查控制线路板硬件跳闸电路是否有动作

·按电气原理图检查主接触器线圈回路是否有断线

“8”

低过流

·检查控制线路板电路是否有动作

·按电气原理图检查主接触器线圈回路是否有断线

“4”

外部故障

·预留未用

“3”

电源故障

·检查控制电源是否缺相、相序错

·检查电源检测板保险是否熔断

·检查电网三相进线电压是否太低、太高

“2”

冷却故障

·检查整流、逆变冷却水压力是否符合0.15～0.3MPa的要求

·检查水压继电器常闭接点是否打开

“1”

主电路断

·等待主接触器吸合

·检查主通控制继电器常开点是否闭合

“0”

加热早开

·加热控制提前操作

·检查主通控制继电器常开点是否闭合

“y”

逆变故障

·检查逆变控制板红色指示灯是否点亮，查看数码显示，按指示含义排除故障

·检查各端子接线是否松脱

·请与本公司技术人员联系

“U”

调试状态

·初步调机时使用

“L”

电流过大

·检查感应器是否合适，感应器是否与负载壁有接触

“d”

低压运行

·设备正常，给加热后以小电压小电流运行

·设备上电自检时显示“d”，检查电压反馈信号是否有问题

“C”

逆变未起振

·检查逆变柜有无问题

“b”

正在起振

·等待逆变正常工作

·检查逆变柜有无问题

“A”

等待工作

·设备上电自检无故障，等待加热开始（正常状态）

“H”

正常工作

·电压电流比例正常，电压大于50V时显示

锁相板数码管显示说明如表

显示

内容

状态含义

处理办法

“9”

功率板故障

·检查IGBT驱动板和综合报警板是否有报警

“8”

跟踪下限失锁

·检查槽路连接

·检查感应器是否短路

“7”

高频过压

·检查感应器和负载是否短路

·主机柜输出有无短路、打火现象

“6”

频率过高

·检查感应器有无短路、打火现象

·检查感应器内是否积累氧化皮短路

“5”

频率过低

·检查感应器有无短路、打火现象

·检查感应器内是否积累氧化皮短路

“4”

跟踪下限失锁

·检查感应器有无短路、打火现象

·检查感应器内是否积累氧化皮短路

“3”

电源故障

·检查锁相板电源是否正常

“2”

冷却故障

·备用

“1”

整流柜故障

·检查整流是否报警

“U”

它激状态

·初步调机时使用

“A”

正常等待

·设备上电自检无故障，等待加热开始（正常状态）

“H”

正常工作

·整流、逆变工作正常


4.3 谐波干扰小，不污染电网

       设计了若干匹配良好的滤波网络，加之整流运行在全导通状态，使得固态电源在满功率运行时谐波成份很少，功率因数达到0.92以上。

4.4 效率达85%以上，节能明显、冷却水用量少

       先进的零电压零电流开关技术（ZVZCS技术），消除了功率器件的开关损耗。

4.5 可靠性高，运行稳定

       工艺布局合理，设计参数准确。

4.6 允许设备降额使用

       在出现故障又想急于生产的情况下，设备可以降额使用，方便用户生产。

4.7 所有控制板模块具有通用性，免调整性




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