【文章內(nèi)容簡介】 害大大增加，甚至引起嚴重事故。 4) 諧波會導(dǎo)致繼電保護和自動裝置的誤動作，并使電氣測量儀表不準確。 5) 諧波會對臨近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干 擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量，重者導(dǎo)致信息丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。 系統(tǒng)功率因數(shù)分析 忽略換相過程和電流脈動，帶電阻 反電動勢負載，假設(shè)接了平波電抗器，所以負載電感足以使電流連續(xù)，則電路的工作情況與感性負載時相似，即可以根據(jù)感性負載來討論功率因數(shù)。那么變壓器二次電流波形近似為理想方波，電流 i2的波形見圖 25。 圖 25 將電流波形分解為傅里葉級數(shù)，可得： ??????????LLL,5,3,1,5,3,12s i n2s i n14)5s i n513s i n31(s i n4nnntnItnnItttIi???????dd 其中基波和各次諧波有效值為： 10 ?n IIn d22? 可見，電流中僅含奇次諧波。各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。 基波電流有效值為 的有效值，結(jié)合上式可得基波因數(shù)為 從圖 25 可以明顯看出，電流基波與電壓的相位差就等于控制角 ? ，故位移因數(shù)為 所以，功率因數(shù)為 三、驅(qū)動電路設(shè)計 觸發(fā)電路簡介 電力電子器件的驅(qū)動電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口，是電力電子的重要環(huán)節(jié)，對整個裝置的性能有很大的影響。采用良好性能的驅(qū)動電路，可以使電力電子器件工作在比較理想的開關(guān)狀態(tài)，縮短開關(guān)時間，對裝置的運行效率、可靠性和安全性都有很大的意義。 對于相控電路這樣使用晶閘管的場合，在晶閘管陽極加上正向電壓后，還必須在門極與陰極之間加上觸發(fā)電壓，晶閘管才能從截止轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通，習(xí)慣上稱為觸發(fā)控制。提供這個觸發(fā)電壓的電路稱為晶閘管的觸發(fā)電路。它決定每一個晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通時刻，是晶閘管裝置中不可缺少的一個重要組成部分。晶 閘管相控整流電路，通過控制觸發(fā)角 ? 的大小即控制觸發(fā)脈沖起始位來控制輸出電壓的大小，為保證相控電路的正常工作，很重要的一點是應(yīng)保證觸發(fā)角 ? 的大小在正確11 的時刻向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖。 觸發(fā)電路設(shè)計要求 晶閘管的型號很多，其應(yīng)用電路種類也很多，不同的晶閘管型號，應(yīng)用電路對觸發(fā)信號都會有不同的要求。但是，歸納起來，晶閘管觸發(fā)主要有移相觸發(fā)，過零觸發(fā)和脈沖列調(diào)制觸發(fā)等。不管是哪種觸發(fā)電路，對它產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖都有如下要求： 觸發(fā)信號為直流、交流或脈沖電 壓，由于晶閘管導(dǎo)通后，門極觸發(fā)信號即失去了控制作用，為了減小門極的損耗，一般不采用直流或交流信號觸發(fā)晶閘管，而廣泛采用脈沖觸發(fā)信號。 觸發(fā)信號應(yīng)有足夠的功率（觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流）。觸發(fā)信號功率大小是晶閘管元件能否可靠觸發(fā)的一個關(guān)鍵指標(biāo)。由于晶閘管元件門極參數(shù)的分散性很大，且隨溫度的變化也大，為使所有合格的元件均能可靠觸發(fā)，可參考元件出廠的試驗數(shù)據(jù)或產(chǎn)品目錄來設(shè)計觸發(fā)電路的輸出電壓、電流值，并有一定的裕量。 觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖的前沿盡可能陡，以使元件在觸發(fā)信號導(dǎo)通后，陽極電流能迅速上 升超過掣住電流而維持導(dǎo)通。普通晶閘管的導(dǎo)通時間約為 6 s? ，故觸發(fā)電路的寬度至少應(yīng)有 6s? 以上，對于電感性負載，由于電感會抑制電流的上升，觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)更大一些，通常為 至 1ms ，此外，某些具體電路對觸發(fā)脈沖寬度會有一定的要求，如三相全控橋等電路的觸發(fā)脈沖寬度要大于 60176?；虿捎秒p窄脈沖。 為了快速而可靠地觸發(fā)大功率晶閘管，常在觸發(fā)脈沖的前沿疊加一個強觸發(fā)脈沖，強觸發(fā)脈沖的電流波形如圖 31所示。強觸發(fā)電流的幅值 gmi 可達到最大觸發(fā)電流的 5 倍。前沿 1t 約為幾 s? 。 圖 31 強觸發(fā)電流波形 12 觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。為保證控制的規(guī)律性，要求晶閘管在每個陽極電壓周期都在相同控制角α觸發(fā)導(dǎo)通，這就要求脈沖的頻率必須與陽極電壓同步。同時，不同的電路或者相同的電路在不同的負載、不同的用途時，要求的 ? 變化的范圍（移相范圍）亦即觸發(fā)脈沖前沿與陽極電壓的相位變化范圍不同，所用觸發(fā)電路的脈沖移相范圍必須滿足實際的需要。 集成觸發(fā)電路 TCA785 TCA785 芯片介紹 TCA785是德國西門子 (Siemens)公司于 1988年前后開發(fā)的第三代晶閘管單片移相觸發(fā)集成電路，它是取代 TCA780 及 TCA780D 的更新?lián)Q代產(chǎn)品，其引腳排列與 TCA780、 TCA780D 和國產(chǎn)的 KJ785 完全相同，因此可以互換。目前，它在國內(nèi)變流行業(yè)中已廣泛應(yīng)用。與原有的 KJ 系列或 KC 系列晶閘管移相觸發(fā)電路 相比，它對零點的識別更加可靠，輸出脈沖的齊整度更好，而移相范圍更寬，且由于它輸出脈沖的寬度可人為自由調(diào)節(jié)，所以適用范圍較廣。 （ 1） 引腳排列、各引腳的功能及用法 TCA785是雙列直插式 16引腳大規(guī)模集成電路。它的引腳排列如圖 32所示。 圖 32 TCA785 的引腳排列 各引腳的名稱、功能及用法如下 ： 引腳 16(VS)：電源端。使用中直接接用戶為該集成電路工作提供的工作電源正端。 引腳 1(OS)：接地端。應(yīng)用中與直流電源 VS、同步電壓 VSYNC 及移相控制信13 號 V11 的地端相連接。 引腳 4(Q1)和 2(Q2)：輸出脈沖 1 與 2的非端。該兩端可輸出寬度變化的脈沖信號，其相位互差 180176。 ，兩路脈沖的寬度均受非脈沖寬度控制端引腳 13(L)的控制。它們的高電平最高幅值為電源電壓 VS，允許最大負載電流為 10mA。若該兩端輸出脈沖在系統(tǒng)中不用時，電路自身結(jié)構(gòu)允許其開路。 引腳 14(Q1)和 15(Q2)：輸出脈沖 1 和 2端。該兩端也可輸出寬度變化的脈沖，相位同樣互差 180176。 ，脈沖寬度受它們的脈寬控制端引腳 12(C12)的控制。兩路脈沖輸出高電平的最高幅值為 5VS。 引腳 13(L)：非輸出脈沖 寬度控制端。該端允許施加電平的范圍為 —5VS，當(dāng)該端接地時， Q Q2 為最寬脈沖輸出，而當(dāng)該端接電源電壓 VS時， QQ2為最窄脈沖輸出。 引腳 12(C12)：輸出 Q Q2 脈寬控制端。應(yīng)用中，通過一電容接地，電容C12 的電容量范圍為 150— 4700pF，當(dāng) C12 在 150— 1000pF 范圍內(nèi)變化時， QQ2 輸出脈沖的寬度亦在變化，該兩端輸出窄脈沖的最窄寬度為 100μs ，而輸出寬脈沖的最寬寬度為 2020μs 。 引腳 11(V11)：輸出脈沖 Q Q2 或 Q Q2 移相控制直流電壓輸入端。應(yīng)用中，通 過輸入電阻接用戶控制電路輸出，當(dāng) TCA785 工作于 50Hz，且自身工作電源電壓 Vs 為 15V 時，則該電阻的典型值為 15kΩ ，移相控制電壓 V11 的有效范圍為 — Vs2V，當(dāng)其在此范圍內(nèi)連續(xù)變化時，輸出脈沖 Q Q2及 Q1， Q2的相位便在整個移相范圍內(nèi)變化，其觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時刻為 ： trr=(V11? R9? C10)/(VREF? K) 式中 R C VREF── 分別為連接到 TCA785 引腳 9的電阻、引腳 10 的電容及引腳 8輸出的基準電壓 ； K── 常數(shù) 。 為降低干擾，應(yīng)用中引腳 11 通過 的電容接地，通過 的電容接正電源。 引腳 10(C10)：外接鋸齒波電容連接端。 C10 的實用范圍為 500pF— 1μF 。該電容的最小充電電流為 10μA 。最大充電電流為 1mA，它的大小受連接于引腳9的電阻 R9控制， C11 兩端鋸齒波的最高峰值為 VS2V，其典型后沿下降時間為14 80μs 。 引腳 9(R9)：鋸齒波電阻連接端。該端的電阻 R9 決定著 C10 的充電電流，其充電電流可按下式計算： I10=VREFK/R9 連接于引腳 9 的電阻亦決定了引腳 10 鋸齒波電壓幅度的高低，鋸齒波幅值為： V1