双向可控硅在三相交流调压电路中的应用

一种简单实用的三相交流调压电路内容提要对于采用集成元件实现双向可控硅过零触发方式工作的关键词脉宽调制过零光隔双向可控硅驱动交流调压电路：输入的是交流电压，而输出电压波形是交流电源电压波形的一部分，并且是可调的，这样输出电压的有效值就成为可调。一般交流调压电路采用的是可控硅控制，其触发方式有二种：过可控硅过零触发是对可控硅过零的通——断控制。可控硅导通时，交流电源与负载接通，输出若干个周波电压以后，可控硅被关断，停止交流电压输出；经过一定周波数后，再使可控硅通，如此重复进行。通过改变导通时间对固定重复周期的比值，从而改变输出电压有可控硅的移相触发是对可控硅的导通角控制。在交流电压的正、负半周都以一定的延迟角去触发可控硅的导通，经过改变可控硅的导通角达到输出电压可调的目的。可控硅的移相触发往往在可控硅导通的瞬间使电网电压出现畸变，带来高次谐波，给电网中的其它用电设备和通讯系统的工作带来不良影响，并且对于电阻性负载在可控硅导可控硅过零触发方式是把可控硅导通的起始点限制在电源电压过零处，它能很好的抑制移相触发所产生的高次谐波和避免因较大冲击电流引起的电压瞬时大幅度下降。一般的三相交流可控硅过零触发开关电路由同步电路、检零电路等组成，结构复杂，可靠性低，采用分离元件故障率高。本文介绍一种用集成元件构成的三相交流可控硅该电路主要由电源电路、PWM脉冲形成电路、过零触发光隔离双向可控硅驱动等组成，电路如图1所示。图1调压电路原理图1PWM脉冲形成及脉宽调制电路利用在开关电源中应用较多的TL494双端脉宽调制器集成元件实现可控硅触发脉冲的形成及导通比控制。将集成元件TL494的5、6脚分别接振荡器的电阻（RT）、电容（CT），通过改变电阻电容的大小，既可调节触发脉冲的频率（为保证频率的稳定性应采用金属膜电阻和漏电流小的电容），将TL494的1、2、3、15、16、13脚接地，7脚接地，12、11脚接电源正端，4脚接控制电压，10脚输出脉冲序列。改变4脚输入控制电压的大小，既可改变输出脉冲的宽度。TL4942过零触发光隔离双向可控硅驱动器传统的可控硅过零触发由同步电路、检零电路、隔离电路等组成，电路复杂，多为分离元件构成，可靠性低。新型集成元件光隔双向可控硅开关过零触发器MOC4031，集光隔离、过零检测、过零触发功能于一体，具有体积小、功耗低、抗干扰能力强、无噪音等优点。可以为高电流高电压的可控硅提供足够的触发电流，而又有7.5kV的非图2所示为过零光隔双向可控硅基本驱动电路。假设电路处于阻断或“关”的状态（意味着电流IF为零），全部交流线电压跨于双向可控硅和双向可控硅驱动器两端。当足够的电流IF加进来时以及交流线电压在截止电压以下时，则双向可控硅驱动器锁存在“通”。这样在功率双向可控硅中引起了门极电流被触发，使它从阻断状态进入全导通。每一次触发后跨在主端的电压降为一个很小值，这就引起双向可控硅驱动器输出电流降低到它的维持电流以下（即使IF仍然存在），强迫双向可控硅驱动器进入“断”态。图2过零光隔双向可控硅基本驱动电路图功率双向可控硅的导通状态一直保持到负载电流降低到功率双向可控硅的维持电流以下为止。这一过程出现在交流电压每一半周期中。双向可控硅驱动器的动作时间非常短，当IF出现，双向可控硅在交流线电压的每个半周期上再触发，一直到IF“关断”和功率双向可控硅到达零电流为止，见图3。33工作过程调节电位器RW，改变控制电压TL494的4脚的输入量，即调制触发脉冲信号宽度，实现功率双向可控硅导通周波数控制。TL494的10脚输出的脉宽信号经D5、D6发光二极管构成的或门电路，使MOC3041有电流IF产生，驱动功率双向可控硅，控制功率双向可控的调压电路相比，它可以替代高成本费用的离善的用分立元件组成的标准电路。以往脉宽调制与脉冲形成电路通常采用单结晶体管等分立元件设计成锯齿波发生器，器件的离善性和温漂将影响调控精度和稳定性，采用集成元件TL494简化了电路，保证了可靠性。选用电压过零光隔双向可控硅驱动器省去了较为复杂的过零检测电路及同步〖JP3〗本调压电路在用电阻丝作为加热元件加热炉（箱）的加热和温度控制上使用，性能可靠，控温精度高。