可控硅触发电路的设计

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1、万方数据2007年第9卷第3期总第84期巢湖学院学报Jo哪al《ChaohuCollegeNo．3．．V01．9．2007GeneralSerialNo．84可控硅触发电路的设计芮长颖(无锡职业技术学院，江苏无锡214121)摘要：针对变频器在启动过程中用的短路继电器容易产生打火、拉弧的现象，及机械寿命与电气寿命有限的问题．本设计提出一套基于双向可控硅过零触发的可控硅整流电路代替继电器的方案。关键词：可控硅；继电器；过零触发；moc3083；RC吸收回路中图分类号：TMl文献标识码：A文章编号：1672—28

2、68(2007)03—0079—04l前言变频器广泛应用于工业企业及民用电器设备之中，其传统的控制电路为有触点控制，但有触点设备在大功率系统的使用中存在打火、拉弧的现象。致使触点轻则烧毛，重则熔接而损坏电路乃至整个设备．因而近年来工业大功率设备中用无触点控制取代有触点控制已经成为一种趋势。可控硅作为无触点开关能快速通断电路，不存在电弧及噪声等现象，安全可靠，使用寿命长，是进行无触点改造的理想元件．但是它在变频器设备中的使用却一直没有被广泛推广．原因在于变频器可控硅系统的特别要求：变频器中可控硅不但要取代原有的

3、接触器。还要承担整流的功能．而且在可控硅之后，是一个电容量大的电容器C。由于可控硅需要反向电流关断，而电容则是电流超前的．致使在这个电路中的可控硅设备变得非常难以控制。作者在无锡某工业自动化有限公司教科研结合实践期间．与公司科研人员合作，对可控硅触发电路在变频器设备中的应用做了探索。传统的利用接触器一继电器控制的变频器原理电路如图1。该图中的继电器KM触点是为了正常工作时短接启动过程中起限流作用的电阻R。为了实现相同的功能。今将上述原理图改造为如图2．该电路在启动之初由一个二极管整流桥通过限流电阻给电容充电．

4、当电容C的电压达到一定程度之后，控制系统启动可控硅系统，由可控硅整流电路工作。我们也考虑过使用可控硅导通角控制．以控制整个充电过程。经过反复商讨和多次的实验．最终放弃了这个方案。原因是多方面的：首先．在实验中我们尝试了多种导通角控制电路．其中不乏一些经典实用电路和现成的控制模块．但实际情况却并不理想，经常在通电瞬间或者充电过程中出现错误的全导通．致使外部断路器产生过流而断开；其次，整体对比该控制电路和传统电阻充电电路的成本，最终决定放弃使用导通角控制电路，转而使用传统的电阻充电电路。收稿日期：2007一02—

5、19作者简介：芮长颖(1979一)，女，天津人。无锡职业技术学院助教，南京航空航天大学机电学院研究生。研究方向：电力电子技术应用。79万方数据图l传统变频器主电路图2可控硅控制电路的基本要求对可控硅控制电路最基本的要求是可靠性与稳定性。为了达到这一要求。控制电路应满足如下条件：2(1)控制电路在通电之初必须能够确保可控硅不会被错误地打开．以防止快速充电所形成的大电流导致外部的过流保护动作。2(2)控制电路在打开可控硅的时候应最大图2改进后的变频器主电路图限度的实现全导通。使可控硅尽可能的像二极管一样工作。2(

6、3)必须适应强电磁干扰的工作环境，供电电压的纹波必须考虑得较大。3电路组成与动作原理为了满足可控硅整流电路触发脉冲的基本要求．设计了如图3所示的触发电路。图3双向可控硅过零触发电路3．1电路组成本套电路主要由稳压电源、信号处理、电流放大以及过零触发光耦四部分组成。3．1．1稳压电源该稳压电源将交流电源电压经变压、桥式整流、电容滤波后的不稳定直流电压加至7805的输入端(Vin)和公共端GND，于是在输出端(OUT)和公共端GND之间得到固定80的5V电压的输出。电路中采用的三端集成稳压器W7805增强了电路对

7、环境电压的适应能力，为控制电路提供稳定可靠直流电源。3．1．2信号处理该信号处理电路主要采用光电耦合器来实现强电与弱电的隔离。本方案中采用的是TLP521光电耦合器。在控制板发高电平信号时(主控板信号接于图3中Header2的2蚂万方数据脚，1脚接地)，TLP521中的发光二极管有电流而发光．光敏三极管导通，C7rRL处为高电平。该CTRL高电平信号送人控制电路。主控板送高电平时．应使流过发光二极管的电流大于使光敏三极管导通的最小电流即上门限电流．保证光敏三极管可靠地饱和导通：而当主控板送低电平时，流过发光二

8、极管的电流小于使光敏三极管截止的最大允许电流即下门限电流．保证光敏三极管可靠地截止。故在设计时应合理选择R2和R3的阻值。由于光电耦合器件的初级和次级之间没有电路的直接联系．因而控制信号能准确地引入控制电路而不带人任何电源干扰。3．1．3电流放大由于主控板信号经光电耦合器后送人控制电路的电流很小．不足以驱动MOC3083过零触发光电耦合器．故在前级设置了电流放大电路。此处选用ULN2003A反相器，