【正文】 。 可控硅移相過零觸發(fā)控制 38 參考文獻： 《可控硅電路》 北京鋼鐵學院，趙殿甲主編，冶金工業(yè)出版社 。 LC2 的另一半（１／２ ５５６）與 R1 C6 組成的單穩(wěn) 定時電路作為定時開關(guān)。555 和 R R W C3 等組成可控多諧震蕩器 .其震蕩周期為 : T=(R3+R4+Rw1)C3 調(diào)節(jié) W1 只改變其震蕩周期的占空比 ,而不影響震動頻率 . 等構(gòu)成與邏輯脈沖驅(qū)動電路 ,當 相應(yīng)的輸出端都為高電平時 ,BG4 輸出一組連續(xù)的過零脈沖 ,觸發(fā)SCR 接通電器 .調(diào)節(jié) W1 控制其占空比 ,就可以控制可控硅的 導(dǎo)通時間實現(xiàn)調(diào)功的目的 ,其輸出的平均電壓為 : Vcp≈ =(R3+Rw1 左 )/ (R3+R4+Rw1)220v 調(diào)節(jié) W1 可以使輸出電壓從 22~~210v 變化 ,負載功率從表面上看 10~ ~100%變化 . 可控硅移相過零觸發(fā)控制 37 定時電路由 LC2(1/2NE555)和 等組成無穩(wěn)態(tài)多諧波振蕩器和 LC3(CD4024)七 位二進制串行記數(shù)器 /分頻器構(gòu)成 .振蕩周期為 : T=(R11+2Rw1)C5 LC2 的⑸引腳輸出加至 LC3 進行計數(shù) .當計數(shù)至 128 個脈沖時 ,D 端高電平輸出 ,BG1 導(dǎo)通 ,點低電平 ,將 LC1 和 LC2 振蕩器部分鎖定 ,SCR 截止、定時結(jié)束?？捎糜陔婏L扇、電熱氣及電機等電器設(shè)備。 RC 為保護電路，防止電壓的突變是晶閘管出現(xiàn)擊穿的現(xiàn)象。 556 和 4024用于控制 555芯片的輸出信號，即定時時間。 可控硅移相過零觸發(fā)控制 36 七 性能優(yōu)良的調(diào)光電路 圖 7 性能優(yōu)良的調(diào)光電路 過零檢測，可控硅導(dǎo)通角 0—180，穩(wěn)定可靠， IC555 組成交流過零檢測電路。將 555 結(jié)成單限比較器，其比較點電壓經(jīng)過控制端的5 腳設(shè)置相應(yīng)的參考電壓 —1V，用一 LED 燈作比較器件，還可作為基準電壓信號的發(fā)光指示。固本電路干擾小，效率高。 555 的 3 腳輸出低電平時 VD3 導(dǎo)通，9013 截止晶閘管截止，當交流過零時關(guān)斷由于負載上的平均電 流下降，亮度下降。 VD3 截止，此時電源經(jīng) R5 R6 分壓三極管 9013 導(dǎo)通，晶閘管導(dǎo)通。當 K段開時，不震蕩。 555 接成占空比可調(diào)的多諧振蕩器， F=13HZ 調(diào)節(jié) RP1 可調(diào)節(jié)輸出方波德占空比（而 F 不變），經(jīng) R4 區(qū)觸發(fā)晶閘管，變其導(dǎo)通角達到調(diào)壓的目的。 可控硅移相過零觸發(fā)控制 33 可控硅移相過零觸發(fā)控制 34 四 無級交流調(diào)壓定時兩用電源 圖 4 無級交流調(diào)壓定時兩用電源 S 在 1 時為定時， C3 經(jīng) SB R2放電， 555 的 6 2 管腳變?yōu)楦唠娖剑?555 復(fù)位輸出低電平，晶閘管導(dǎo)通，斷開 SB 電容充電， 555 的 2 6 管腳電壓下降，達到 4V 時， 55 開始輸出高電平，晶閘管關(guān)斷，調(diào)節(jié) RP2 可改變定時時間。 采用強觸發(fā)電流大靈敏度高。 當電源上正下負時 RL D10 SCR3 R7 D12 觸發(fā) SCR1。經(jīng) LED穩(wěn)壓。 555 構(gòu)成自激振蕩器，給 C3 提供獨立的充放電回路， RW 調(diào)節(jié)占空比很寬。在這里，向?qū)ｎ}的指導(dǎo)教員 趙 教授表示真摯的謝意，感謝他在我們專題的制作過程中給予我們的孜孜不倦的指導(dǎo)和教誨！ 可控硅移相過零觸發(fā)控制 32 附錄 各種實用 晶閘管 觸發(fā) 電路 一 可控硅零壓強觸發(fā)電路 圖 1 可控硅零壓強觸發(fā)電路 采用零壓觸發(fā)方式，負載可得到完整的正選波，沒有高次諧波干擾。雖然這在一定程度上加大了專題的工作量，但正是這一系列的獨立，培養(yǎng)了我們的科研能力和獨立思想。這就要求我們必須自己進一步學習晶閘管方面的知識，并利用獨立學習學到的知識，解決專題中遇到的問題。與以往教員給學生上課時的那種包辦式做法不同，在設(shè)計專題的過程中指導(dǎo)教員更像一個指路者，告訴我們需要做什么，然后我們練習并實踐。回首這幾個月的歷程，收獲頗多。 7． 觸發(fā)不開 的原因？ 門級斷線或短路 ， 觸發(fā)功率不夠 ， 脈沖變壓器而刺極性接反 。 2．不加觸發(fā)自導(dǎo)通原因？ 觸發(fā)電流電壓太 大 ，沒有阻容保護 ， 溫度 過 高 ， 門極 受到 干擾 信號誤觸發(fā)導(dǎo)通，解決辦法是 接感性 負載測試 ,檢驗觸點的可靠性能 . 3．晶閘管導(dǎo)通后 怎樣關(guān)斷 ？ 陽極電壓反向 ,減小陽極電壓 ,或增大賄賂阻抗的方式是導(dǎo)通電流小于維持電流即可關(guān)斷 4． 擎住電流 為什么 比維持電流大 ? 剛導(dǎo)通時在硅片表面上只有靠近門級的區(qū)域?qū)ㄓ|發(fā)脈沖結(jié)束后要使導(dǎo)通區(qū)域迅速擴展到整個結(jié)面積所需要的電流就比維持電流大 5．濾波應(yīng)選 電感 還是電容？ 從功率角度應(yīng)選擇電感濾波，還可以防止 導(dǎo)通時電流上升速率太快 晶閘管被 反向擊穿 的情況。 進線電抗器串接在變流裝置的交流進線側(cè)以限制過電流， 它的缺點是在過載時會產(chǎn)生較大的壓降，增加線路損耗。斷路器全部動作時間較長，約為 100～200 ms， 晶閘管元件不能在這樣長的時間內(nèi)承受過電流，故它只能作為變流裝置的后備保護。 晶閘管變流裝置可能采用的過流保護措施有交流斷路器、 進線電抗器、靈敏過電流繼電器、短路器、電流反饋控制電路、 直流快速開關(guān)及快速熔斷器等，現(xiàn)分別作簡要說明。 當直流端處在短路情況下斷開直流電路時，產(chǎn)生的浪涌峰值電壓特別嚴重， 所以對直流側(cè)過電壓必須采取措施加以抑制 晶閘管元件承受過電流的能力也很低，若過電流數(shù)值較大而切斷電路的時間又稍長，則晶閘管元件因熱容量小就會產(chǎn)生熱擊穿而損環(huán)。 整流器直流側(cè)斷開時，如出現(xiàn)直流側(cè)快速開關(guān)斷開或橋臂快速熔斷等 情況， 則也會在 A、 B 之間產(chǎn)生過電壓，如圖 95 所示。當整流器容量較大時， RC 電路也可接在變壓器的電源側(cè)。 RC 過電壓抑制電路通常并聯(lián)在變壓器次級（元件側(cè)）， 以吸收變壓器鐵心磁場釋放的能量，并把它轉(zhuǎn)換為電容器的電場能而儲存起來。 避雷器用以保護由大 氣雷擊所產(chǎn)生的過電壓，主要用于保護變壓器。 若以過電壓保護裝置的部位來分， 還有交流側(cè)保護和直流側(cè)保護兩種抑制暫態(tài)電壓的方法。這兩種過電壓都是經(jīng)常發(fā)生和不可避免的，因此在變流電路中，必須采用各種有效保護措施，以抑制各種暫態(tài)過電壓，保護晶閘管元件不受損壞。 正常工作時，晶閘管承受的最大峰值電壓 Um， 超過此峰值的電壓即為過電壓。 整流器中產(chǎn)生過電壓的原因有外因和內(nèi)因兩種。與普通熔斷器相比 在同樣的 過載倍數(shù)下，它的熔斷時間要短的多。 快速熔斷法 普通熔斷器因為熔斷速度太慢，若用它保護晶閘管，很可能在晶閘管燒壞后還未熔斷，因此一般不能用來保護晶閘管， 快速熔斷器采用特殊結(jié)構(gòu)的銀質(zhì)熔絲作熔體，且在熔斷管 內(nèi)填充石英沙。已導(dǎo)電晶閘管中的電流減小到零時，該元件也停止導(dǎo)電，這樣電路就完全切斷了。 控制閉鎖方法 當 晶閘 管 過載或發(fā)生直流輸出側(cè)短路故障時，為了更快的限制輸出電流，可以采用閉鎖晶閘管控制極的方法。例如當輸出電流增達到某一數(shù)值時，控制電路發(fā)生轉(zhuǎn)換信號使 晶閘管 轉(zhuǎn)入限流工作，這是控制電路調(diào)節(jié)晶閘管的控制角，降低 晶閘管 的輸出電壓，使輸出電流限制在規(guī)定的范圍內(nèi)。 （二）、抑制過電流的措施 限流法 所謂限流法就是將 晶閘管 的最大輸出限制在某一規(guī)定的數(shù)值，這是電源設(shè)備中常用的過載保護手段之一。這個濾波 電感可減小 短路電流上升的速度，當采用快速繼電器保護時，可以在短路電流尚未上升至最大值前切斷電路。 輸出側(cè)的短路，將造成很大的短路電流。電流過大會造成晶閘管的結(jié)部溫度過高，甚至超過允許值。 三 .產(chǎn)生過電流的原因及其 抑制措施 （一） 產(chǎn)生過電流的原因 使晶閘管過流的原因有三種：一是過負載，二是 輸出側(cè)電路。 壓敏電阻保護電路 壓敏電阻是近年來出現(xiàn)的一種金屬氧化物，具有于“穩(wěn)壓管特性”相類似的非線形伏安特性，是一種良好的過電壓保護元件，它具有體積小，過電壓的抑制性好，耐受沖擊能量大，響應(yīng)速度快，正常耗電量小，可靠性高等一系列優(yōu)點，而且它的正反向伏安特性對稱交直流電路中都適用。這時，可采用硒堆保護電路硒堆有兩組反向串聯(lián)的硒片組成，利用其反向擊穿特性吸收過電壓而達到保護目的。這種濾波器對改善晶閘管工作時對電網(wǎng)電壓波形的畸變有好處。但是，在沒有變壓器的整流電路中情況就不一樣了，這時應(yīng)該在電源輸入端串入電感 L4 如圖，用來抑制從電網(wǎng)來的過電壓尖峰及過大的電壓上升率。將 RC 支路直接并聯(lián)在被保護的元件兩端即可。對于特大量 晶閘管 有時最好在初級側(cè)也接入 RC 吸收電路。 交流側(cè) RC吸收電路可以接在變壓器的初級側(cè)或者接在次級側(cè)，其作用是一樣的。而且由于電容上的電壓不能突變，所以能有效的抑制電壓上升率。適當?shù)倪x擇 R、 C 的大小就可以抑制過電壓數(shù)值在允許范圍內(nèi)。這個方法最常用的就是在晶閘管兩端并聯(lián) RC 吸收回路。 圖 52 圖 53 換向過電壓的大小和反向電流在回路電感中集聚的能量與這個能量的釋放速度有關(guān)，前者取決于晶閘管的工作狀態(tài)和電路參數(shù)。在理想情況下，某晶閘管換向終了，通過它的電流降到零時，該晶閘管，立即閉鎖以防止電流反向。此過電壓正向施加于其余晶閘管上，可能使其正向轉(zhuǎn)折，這時，若有續(xù)流二極管并聯(lián)與直流側(cè)，則電感中的電流可通過續(xù)流二極管構(gòu)成回路。因此濾波電容的大小除了滿足濾波要求外，還應(yīng)滿足吸收電感 L中的能量而不致形成過電壓。 (3)直流回路切斷時產(chǎn)生的過電壓 圖 51 在晶閘管 晶閘管 整 流電路的后面總接有 LC 濾波電路，濾波電路 的容量很大，常常達幾萬微法，一般情況下，在切斷直流負載不大的回路時，不會產(chǎn)生過電壓。 這種過電壓的大小，顯然與電源回路的電感大小和切斷并聯(lián)負載的電流值有關(guān)。而電源回路總有一些電感，例如電力室進線主變壓器的漏感，饋電母線的電感等。當電源電壓過零的瞬間，激磁電流達到峰值，這時斷開初級過電壓情況更嚴重。它和開關(guān)斷開的速度有關(guān)。斷開空載變壓器就是切斷其激磁電流，此時繞組中將感應(yīng)出一個很高的電勢企圖維持這個初切斷的電流，從而在斷開點處產(chǎn)生電弧。但由于經(jīng)避雷器后的剩余能量一般還比較大，而晶閘管的耐壓能力有限，所以常常在初級側(cè)接瞬間高電壓吸收電路。尤其是后者更易損壞。 （ 2） 雷擊過電壓 三相交流架空明線有可能遭受雷擊，通常這種情況發(fā)生的雷擊過電壓也是一種靜電感應(yīng)過電壓。因為變壓器繞組之間的分布電容不大，所以在變壓器次級繞組上并接適當?shù)碾娙菥湍茱@著減小這種過電壓。而且電壓上升率也很大 ，這種過 電壓及其值很大的電壓上升率就可能危及接在變壓器次級的晶閘管。 過電壓保護的目的是使元件在任何情況下不致受到超過元件所能承受的電壓的侵害 , 因此必須采取有效措施消除和抑制可能產(chǎn)生的各種過電壓。 與一般半導(dǎo)體元件相同，晶閘管元件的主要弱點是過電壓、 過電流的承受能力差。如果所加電壓的上升率很大，則通過 PN 結(jié)的電容電壓將使晶閘管誤導(dǎo)通。 如果在晶閘管兩端突加一個正向電壓，盡管這個電壓大小并未超過元件的轉(zhuǎn)折電壓，但是電壓上升率很大也會使晶閘管導(dǎo)通。若超出允許值就可能損壞元件或者嚴重影響其工作。而 晶閘管作為一種半導(dǎo)體器件即和其他器件相比，由于其運行電壓接近于允許電壓，而且元件的熱時間常數(shù)小，所以耐受過電壓，過電壓的能力是極弱的。 可控硅移相過零觸發(fā)控制 23 第 五 章 晶閘管 電路的保護 一、晶閘管保護的必要性 整流電路以及其他大功率電路，在工作時都不可避免地會因各種原因在電路中產(chǎn)生電壓