摘 要：介紹了模擬式觸發(fā)電路與數(shù)字式觸發(fā)電路相比存在的問題和自身的優(yōu)勢，針對模擬式觸發(fā)電路存在的問題，提出了相應的改進措施，提高了模擬式觸發(fā)電路工作的可靠性?！ ￡P鍵詞：可控硅; 同步; 脈沖; 觸發(fā); 驅動
1 引言 可控硅整流電路以其可靠的性能、穩(wěn)定的電壓輸出、較寬的電壓調節(jié)范圍等諸多優(yōu)點，在電力拖動、電機軟啟動、直流電源等方面得到了廣泛應用?？煽毓枵麟娐纺馨踩煽窟\行的首要條件是觸發(fā)電路的可靠觸發(fā)，不同的整流方式對觸發(fā)電路的要求是不同的：如單相半控橋、單相全控橋、三相半控橋的要求較簡單，運行中很少出故障，因其交流成份大、輸出電壓低、輸出電流大等特點，主要應用于電力拖動和電機軟啟動中;對于要求交流紋波非常小的直流電源，普遍采用三相全控橋，觸發(fā)電路則要求輸出6路互差60°的雙窄脈沖。2 模擬式觸發(fā)電路和數(shù)字式觸發(fā)電路的優(yōu)缺點 目前國內(nèi)較多采用TCA785組成的模擬式觸發(fā)電路和單片機組成的數(shù)字式觸發(fā)電路。數(shù)字式觸發(fā)電路觸發(fā)效果好，但觸發(fā)板本身適應電網(wǎng)電壓波動能力較差，時常燒毀，且造價較高;模擬式觸發(fā)電路容易受電網(wǎng)中各種因素影響，觸發(fā)效果差一些，脈沖放大器易發(fā)熱，觸發(fā)功率低，影響了模擬式觸發(fā)板的應用?！ ”疚木腿绾谓鉀Q模擬式觸發(fā)電路存在的這些問題，進而收到與數(shù)字觸發(fā)電路同樣的觸發(fā)效果，且造價低、適應能力強，提出了改進措施。3 模擬式觸發(fā)電路的改進措施 (1)解決三相同步問題，抑制電網(wǎng)干擾因素的影響 大多數(shù)模擬式觸發(fā)板都采用如圖1所示的同步電路，該電路結構簡單，元器件少。
調試過程中發(fā)現(xiàn)：當負載電流小于10 A時，觸發(fā)效果較好;但當負載電流大于10 A或電網(wǎng)電壓波形畸變時，從示波器觀察到三相交流輸入ABC三相電壓和經(jīng)過降壓限幅后進入TCA785的輸出電壓UTA、UTB、UTC出現(xiàn)了不同步，造成觸發(fā)后的直流輸出波形出現(xiàn)了缺相或波頭波尾參差不齊，且各相交替出現(xiàn)波形長短不齊，輸出電壓不穩(wěn)，交流紋波增大，并影響到整流變壓器，使整流變壓器噪音增大，不能達到直流電源對穩(wěn)壓精度的要求。
我們在經(jīng)過反復研究試驗后對同步電路進行了改進，改進后的同步電路在同步變壓器和限幅二極管間加入了帶通濾波器。其中任一相電路如圖2所示。 該電路工作原理是：交流電壓經(jīng)降壓電阻降壓后輸入有源帶通濾波器的輸入端，通過公式計算選擇好各元件參數(shù)，就可只允許50 Hz左右的工頻信號通過，其它頻率的信號則迅速衰減，有效地抑制了電網(wǎng)中各種諧波對觸發(fā)板的干擾，使輸入信號ABC三相電壓與輸出信號UTA、UTB、UTC同步?！ ≡诜磸驮囼炦^程中發(fā)現(xiàn)各電阻電容的參數(shù)非常重要，特別是各相相對應的元件，必須采用高精度元件或經(jīng)過仔細挑選參數(shù)一致的元件，否則將出現(xiàn)三相不完全同步，通過示波器觀察到的輸出波形不整齊，紋波稍大。因此為了保證三相輸入輸出完全同步，提高觸發(fā)板工作的可靠性，必須對各元件參數(shù)進行篩選?！ ?(2)解決脈沖放大器的功耗問題 大多數(shù)觸發(fā)板在TCA785的脈沖禁止端加的是5 V直流電壓，脈沖禁止端的工作原理是：當電壓小于2.5 V時，起封鎖作用，TCA785不發(fā)脈沖，當電壓大于2.5 V時，不起封鎖作用，TCA785輸出脈沖，這樣就造成脈沖放大器長期工作在導通狀態(tài)，功耗過大而嚴重發(fā)熱。為了解決這個問題我們在TCA785的脈沖禁止端加上由NE555組成的高頻脈沖調制器。如圖3所示。
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該電路工作原理是：通過公式f=1/(1.1RC)，合理選擇RC的大小，使輸出脈沖頻率為20 kHz左右，調節(jié)電位器Rw使輸出脈沖占空比為1：4，即脈沖寬度只占整個周期的1/4，這樣TCA785的輸出脈沖就變成了頻率與其相同的高頻調制脈沖，不僅抑制了干擾信號，而且使三極管的導通時間變?yōu)樵瓉淼乃姆种?，降低了功耗，消除了三極管發(fā)熱現(xiàn)象。 (3)觸發(fā)脈沖驅動電路 脈沖驅動電路包括脈沖放大器和脈沖變壓器，多數(shù)的驅動電路都采用如圖4所示的電路，因TCA785輸出脈沖不是高頻脈沖，所以脈沖變壓器和脈沖放大器經(jīng)常處于導通狀態(tài)，且電流較大，發(fā)熱嚴重，造成脈沖變壓器體積較大，驅動能力差，不能驅動大功率可控硅。
改進后的驅動電路原理如圖5所示，因TCA785輸出脈沖為高頻調制脈沖，所以脈沖變壓器要采用高頻變壓器，體積小，不發(fā)熱，易安裝;二極管D1～D3均采用快速二極管。
該驅動電路工作原理是：當TCA785有脈沖輸出時，三極管立即進入導通狀態(tài)，由于電容的瞬間短路作用，使得脈沖變壓器的副邊得到的信號為+24 V的尖峰脈沖，它可用作可控硅的強觸發(fā)脈沖，加快其導通速度，提高觸發(fā)的可靠性。而后TCA785輸出的高頻調制脈沖使得變壓器副邊得到持續(xù)的幅值較低的高頻調制脈沖，繼續(xù)給可控硅提供觸發(fā)脈沖，以提高電流斷續(xù)時可控硅工作的穩(wěn)定性，同時也降低了驅動電路的功耗。4 改進后的效果及實際應用 經(jīng)過改進后TCA785移相觸發(fā)電路原理方框圖如圖6所示?！ CA785在同步信號、高頻調制信號和移相調整信號的共同作用下，產(chǎn)生的6組觸發(fā)脈沖，用示波器觀測其觸發(fā)效果，波頭波尾齊整，從零到最大的反復調節(jié)過程中，未出現(xiàn)任何跳躍和干擾波形，即使在三相電壓嚴重不平衡時，脈沖不平衡度不大于2°，脈沖移相范圍5°～175°，完全可與數(shù)字式觸發(fā)板相媲美，通過移相調整電路既可實
現(xiàn)自動控制，又可通過PLC(可編程控制器)實現(xiàn)微機控制;且成本低(僅為數(shù)字式觸發(fā)電路的四分之一)，抗干擾性強，交流紋波小于0.5 V。在勝利油田幾十座變電站和勝利油田海洋平臺上運行二年多，至今未出現(xiàn)任何問題。
參考文獻
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