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雙向可控硅在交流調壓電路中的使用

目前交流調壓多采用雙向可控硅,它具有體積小、重量輕、效率高和使用方便等優點,對提高生產效率和降低成本等都有顯著效果,但它也具有過載和抗干擾能力差,且在控制大電感負載時會干擾電網和自干擾等缺點,下面我們來談談可控硅在其使用中如何避免上述問題。

1 靈敏度

雙向可控硅是一個三端元件,但我們不再稱其兩極為陰陽極,而是稱作T1和T2極,G為控制極,其控制極上所加電壓無論為正向觸發脈沖或負向觸發脈沖均可使控制極導通,在圖1所示的四種條件下雙向可控硅均可被觸發導通,但是觸發靈敏度互不相同,即保證雙向可控硅能進入導通狀態的*小門極電流IGT是有區別的,其中(a)觸發靈敏度*高,(b)觸發靈敏度*低,為了保證觸發同時又要盡量限制門極電流,應選擇(c)或(d)的觸發方式。

2 可控硅過載的保護

可控硅元件優點很多,但是它過載能力差,短時間的過流,過壓都會造成元件損壞,因此為保證元件正常工作,需有條件(1)外加電壓下允許超過正向轉折電壓,否則控制極將不起作用;(2)可控硅的通態平均電流從安全角度考慮一般按*大電流的1.5~2倍來取;(3)為保證控制極可靠觸發,加到控制極的觸發電流一般取大于其額值,除此以外,還必須采取保護措施,一般對過流的保護措施是在電路中串入快速熔斷器,其額定電流取可控硅電流平均值的1.5倍左右,其接入的位置可在交流側或直流側,當在交流側時額定電流取大些,一般多采用前者,過電壓保護常發生在存在電感的電路上,或交流側出現干擾的浪涌電壓或交流側的暫態過程產生的過壓。由于,過電壓的尖峰高,作用時間短,常采用電阻和電容吸收電路加以抑制。

3 控制大電感負載時的干擾電網和自干擾的避免

可控硅元件控制大電感負載時會有干擾電網和自干擾的現象,其原因是當可控硅元件控制一個連接電感性負載的電路斷開或閉合時,其線圈中的電流通路被切斷,其變化率極大,因此在電感上產生一個高電壓,這個電壓通過電源的內阻加在開關觸點的兩端,然后感應電壓一次次放電直到感應電壓低于放電所必須的電壓為止,在這一過程中將產生極大的脈沖束。這些脈沖束疊加在供電電壓上,并且把干擾傳給供電線或以輻射形式傳向周圍空間,這種脈沖具有很高的幅度,很寬的頻率,因而具有感性負載的開關點是一個很強的噪聲源。

3.1 為防止或減小噪聲,對于移相控制式交流調壓一般的處理方法有電感電容濾波電路,阻容阻尼電路和雙向二極管阻尼電路及其它電路。

3.1.1 電感電容濾波電路,如圖2(a)所示,由電感電容構成諧振回路,其低通截止頻率為f=1/2πIc,一般取數十千赫低頻率。

3.1.2 雙向二極管阻尼電路,如圖2(b)所示。由于二極管是反向串聯的,所以它對輸入信號極性不敏感。當負載被電源激勵時,抑制電路對負載無影響。當電感負載線圈中電流被切斷時,則在抑制電路中有瞬態電流流過,因此就避免了感應電壓通過開關接點放電,也就減小了噪聲,但是要求二極管的反向電壓應比可能出現的任何瞬態電壓高。另一個是額定電流值要符合電路要求。

3.1.3 電阻電容阻尼電路,如圖2(C)所示,利用電容電壓不能突變的特性吸收可控硅換向時產生的尖峰狀過電壓,把它限制在允許范圍內。串接電阻是在可控硅阻斷時防止電容和電感振蕩,起阻尼作用,另外阻容電路還具有加速可控硅導通的作用。

3.2 另外一種防止或減小噪聲的方法是利用通斷比控制交流調壓方式,其原理是采用過零觸發電路,在電源電壓過零時就控制雙向可控硅導通和截止,即控制角為零,這樣在負載上得到一個完整的正弦波,但其缺點是適用于時間常數比通斷周期大的系統,如恒溫器。

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