新型獲取晶閘管電壓過零信號的電路

　　前言

　　在快速無功補(bǔ)償和諧波濾波裝置中，要用晶閘管作為執(zhí)行元件投切電容器，做為TSC電路。執(zhí)行元件晶閘管根據(jù)應(yīng)用場合的不同，有餅式的、模塊的和雙向可控硅的不同結(jié)構(gòu)型式。針對不同的主回路和不同的晶閘管型式，觸發(fā)電路也不同。TSC要求在晶閘管電壓過零點觸發(fā)，確定晶閘管電壓過零點的方法有兩種，一種是從電網(wǎng)電壓取得同步信號，一種是從晶閘管的陽極和陰極取得過零信號。

　　本文分析現(xiàn)存的各種觸發(fā)電路的特點，由此推出一種新型的從主回路晶閘管上獲取晶閘管電壓過零信號的電路，以該電路支撐產(chǎn)生一系列觸發(fā)電路，取得了優(yōu)秀的觸發(fā)效果。

　　1 介紹晶閘管投切電容器的原理和快速過零觸發(fā)要求

　　晶閘管投切電容器組的關(guān)鍵技術(shù)是必須做到電流無沖擊。晶閘管投切電容器組的機(jī)理如圖一所示，

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　　當(dāng)電路的諧振次數(shù)n為2、3時，其值很大。式(2)的第三項給出當(dāng)觸發(fā)角偏離最佳點時的振蕩電流的幅值;式(2)中的第二項給出當(dāng)偏離最佳予充電值時振蕩電流的幅值。若使電容器電流ic=C*du/dt=0，則du/dt=0，即晶閘管必須在電源電壓的正或負(fù)峰值觸發(fā)導(dǎo)通投切電容器組，電容器預(yù)充電到峰值電壓。

　　觸發(fā)電路的功能是：電流無沖擊觸發(fā);快速投切，20ms的動作。這個20ms不是得到投切命令到產(chǎn)生動作的時間，而是從停止到再投入動作的時間為20ms。快速反應(yīng)時，在平衡補(bǔ)償電路，不能出現(xiàn)不平衡動作，即有的相有電流，有的沒有。

　　2 兩類晶閘管的觸發(fā)電路的特點和存在的問題

　　從同步信號的采集上，有兩類晶閘管觸發(fā)電路。一類為從電網(wǎng)電壓取得同步信號，一類為從晶閘管兩端取得同步信號。

　　從電網(wǎng)電壓取得同步信號的電路框圖如圖二：

　　電路中包括同步變壓器、同步信號處理電路和功率驅(qū)動電路、脈沖變壓器隔離電路等。當(dāng)?shù)玫接|發(fā)命令后，在投切點產(chǎn)生觸發(fā)脈沖列，經(jīng)過脈沖變壓器的隔離，推動晶閘管。同步信號處理電路有濾波處理功能，可以是CMOS等的電子電路組成，也可以是單片機(jī)、GAL電路等。電路中包括相序錯判斷功能。

　　從電網(wǎng)電壓取得同步信號的優(yōu)點為在主回路沒有送電時，給觸發(fā)命令，可以測量晶閘管的觸發(fā)脈沖幅度和相位，在主回路得電后，給觸發(fā)命令，可以放心， TSC為正確的投入工作。對于TSC電路中的兩只晶閘管+一只二極管的“2+1”電路、兩只晶閘管+兩只二極管的“2+2”電路、三只晶閘管+三只二極管的“3+3”電路，電容器有二極管預(yù)充電， 電容器上一直存在直流電壓，晶閘管的交直流電壓不變，電網(wǎng)電壓取得同步信號觸發(fā)適合。缺點為電路復(fù)雜，對于400V小容量的TSC電路造價高。

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　　圖二： 電網(wǎng)電壓取得同步信號的觸發(fā)電路

　　從晶閘管兩端取得過零信號比較困難，過零觸發(fā)要求電壓高時截止，電壓最低低時導(dǎo)通觸發(fā)。幾乎找不出什么元件是這種特性。如穩(wěn)壓管，電壓低截止，電壓高維持電壓不變。不滿足要求。

　　目前，從晶閘管兩端取得過零信號的典型觸發(fā)電路是MOC3083，它的框圖如圖三：

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　　圖三：MOC3083電路圖

　　MOC3083芯片內(nèi)部有過零觸發(fā)判斷電路，它是為220V電網(wǎng)電壓設(shè)計的，芯片的雙向可控硅耐壓800V，在4、6兩端電壓低于12V時如果有輸入觸發(fā)電流，內(nèi)部的雙向可控硅就導(dǎo)通。