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双向可控硅在交流调压电路中的使用

来源:作者:2013-05-29点击:326

来源:电子发烧友

目前交流调压多采用双向可控硅,它具有体积小、重量轻、效率高和使用方便等优点,对提高生产效率和降低成本等都有显著效果,但它也具有过载和抗干扰能力差,且在控制大电感负载时会干扰电网和自干扰等缺点,下面我们来谈谈可控硅在其使用中如何避免上述问题。

  1 灵敏度

  双向可控硅是一个三端元件,但我们不再称其两极为阴阳极,而是称作T1和T2极,G为控制极,其控制极上所加电压无论为正向触发脉冲或负向触发脉冲均可使控制极导通,在图1所示的四种条件下双向可控硅均可被触发导通,但是触发灵敏度互不相同,即保证双向可控硅能进入导通状态的最小门极电流IGT是有区别的,其中(a)触发灵敏度最高,(b)触发灵敏度最低,为了保证触发同时又要尽量限制门极电流,应选择(c)或(d)的触发方式。

  2  可控硅过载的保护

  可控硅元件优点很多,但是它过载能力差,短时间的过流,过压都会造成元件损坏,因此为保证元件正常工作,需有条件(1)外加电压下允许超过正向转折电压,否则控制极将不起作用;(2)可控硅的通态平均电流从安全角度考虑一般按最大电流的1.5~2倍来取;(3)为保证控制极可靠触发,加到控制极的触发电流一般取大于其额值,除此以外,还必须采取保护措施,一般对过流的保护措施是在电路中串入快速熔断器,其额定电流取可控硅电流平均值的1.5倍左右,其接入的位置可在交流侧或直流侧,当在交流侧时额定电流取大些,一般多采用前者,过电压保护常发生在存在电感的电路上,或交流侧出现干扰的浪涌电压或交流侧的暂态过程产生的过压。由于,过电压的尖峰高,作用时间短,常采用电阻和电容吸收电路加以抑制。

  3 控制大电感负载时的干扰电网和自干扰的避免

  可控硅元件控制大电感负载时会有干扰电网和自干扰的现象,其原因是当可控硅元件控制一个连接电感性负载的电路断开或闭合时,其线圈中的电流通路被切断,其变化率极大,因此在电感上产生一个高电压,这个电压通过电源的内阻加在开关触点的两端,然后感应电压一次次放电直到感应电压低于放电所必须的电压为止,在这一过程中将产生极大的脉冲束。这些脉冲束叠加在供电电压上,并且把干扰传给供电线或以辐射形式传向周围空间,这种脉冲具有很高的幅度,很宽的频率,因而具有感性负载的开关点是一个很强的噪声源。

  

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  3.1 为防止或减小噪声,对于移相控制式交流调压一般的处理方法有电感电容滤波电路,阻容阻尼电路和双向二极管阻尼电路及其它电路。

  3.1.1 电感电容滤波电路,如图2(a)所示,由电感电容构成谐振回路,其低通截止频率为f=1/2πIc,一般取数十千赫低频率。

  3.1.2 双向二极管阻尼电路,如图2(b)所示。由于二极管是反向串联的,所以它对输入信号极性不敏感。当负载被电源激励时,抑制电路对负载无影响。当电感负载线圈中电流被切断时,则在抑制电路中有瞬态电流流过,因此就避免了感应电压通过开关接点放电,也就减小了噪声,但是要求二极管的反向电压应比可能出现的任何瞬态电压高。另一个是额定电流值要符合电路要求。

  3.1.3 电阻电容阻尼电路,如图2(C)所示,利用电容电压不能突变的特性吸收可控硅换向时产生的尖峰状过电压,把它限制在允许范围内。串接电阻是在可控硅阻断时防止电容和电感振荡,起阻尼作用,另外阻容电路还具有加速可控硅导通的作用。

  3.2 另外一种防止或减小噪声的方法是利用通断比控制交流调压方式,其原理是采用过零触发电路,在电源电压过零时就控制双向可控硅导通和截止,即控制角为零,这样在负载上得到一个完整的正弦波,但其缺点是适用于时间常数比通断周期大的系统,如恒温器。

 

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