由圖2可見, 當A、B、C端口剛送入3φ380VAC時,則:
(1)KZi送入的電平為高,TLP741原邊不通,則付邊不通,整流橋內(nèi)置的可控硅不會導通,功率回路的充電電流只能通過三相全橋、R5、R6往功率電容C3充電,此前,上位機應禁止負載從功率電容C3上用電;
(2)當上位機檢測到C3電容兩端的電壓變化率小于規(guī)定值時,則KZi送入的電平為低,允許TLP741原邊導通,則付邊在滿足開通的條件下,隨時準備好觸發(fā)整流橋內(nèi)置的可控硅導通。此時,如果采樣電阻R6上的電壓降可能很小,不足以讓TLP741內(nèi)的可控硅導通,或R6上的電壓降足夠讓TLP741內(nèi)的可控硅導通,但并不足以讓整流橋內(nèi)置的可控硅導通,則在此段時間內(nèi),整流橋內(nèi)置的可控硅可能是不導通的;
(3)在送出的KZi信號為低,延時約10ms后(目的:充分保障觸發(fā)電路準備好),允許功率回路C3帶負載。此時,如果C3電容兩端電壓比整流出的電壓(即圖2中的0端對2腳端的電壓)高,則整流橋內(nèi)置的可控硅仍不導通,只有在下一個充電周期:當0端的電壓比1端的電壓高、且采樣電阻R6上的電壓降足以讓整流橋內(nèi)置的可控硅導通時,可控硅才會導通。由圖2功率回路帶電機負載(負載功率約為5KW)后測得的可控硅控制極(6、7端)實際波形如圖3、圖4所示。
由圖3可見,在觸發(fā)脈沖的高電平期間,為可控硅關(guān)斷時間,為主要由功率電容C3向負載提供功率期,約占整個脈沖周期的1/3;在觸發(fā)脈沖的低電平時間,為可控硅完全導通時間,為整流回路往功率電容充電并向負載提供功率期,約占整個脈沖周期的2/3。
圖4為圖3波形的部分展開圖,或者可以說是瞬時往功率回路充電需要提供的額外電流值:正常值為往電容C3的充電電流(對應圖3中的類正弦波部分),額外值為往負載提供做功的電流(對應圖3中的疊加在類正弦波上的紋波部分)。圖4中的時間段對應于可控硅的關(guān)斷轉(zhuǎn)向?qū)?、充?負載電流均流經(jīng)電阻R5、R6的過渡期間。由于功率回路的PWM控制周期為6kHz,PWM開通時,電流流經(jīng)R6,于是有觸發(fā)脈沖加到可控硅的C、K極,PWM關(guān)斷時,無電流流經(jīng)R6,于是無觸發(fā)脈沖加到可控硅的G、K極,所以此時間段內(nèi)可控硅的觸發(fā)脈沖頻率也是6kHz。
(4)當發(fā)現(xiàn)有故障或掉電需要關(guān)斷可控硅時,上位機在完全斷開功率回路的負載后,再使送出的KZi信號為高,則最多延時一個電周期(=1/(6*50) s≈3.33ms)后,可控硅必然關(guān)斷。
(5)重復1~4,即可實現(xiàn)一個完整的控制過程。
3 注意事項
在圖2方案電路中,要關(guān)注:
(1)電阻功率問題:在圖2中,由上分析,可見電阻R5、R6在初次緩上電時瞬時流過的電流非常大,正常帶載工作過程,瞬時流過的電流也比較大,所以,在實際應用時,必須注意選取電阻R5、R6的功率足夠大;同時,在可控硅開通瞬間,流過電阻R1、R2的瞬間電流也較大,如圖5所示,即為圖2功率回路帶電機負載(負載功率約為5kW)所測得的波形圖:
由圖可見,R6的電壓降達7V,在每個供電周期(=50Hz*6=300Hz)均流過電流。由于R2的電壓降被可控硅G、K極嵌位在2V以內(nèi),則在電阻R1上的壓降:
≥7-2=5(V)
電阻R1上的瞬時功率:≥5*5/47≈0.53(W)
可見,電阻R1需承受的功率較大,所以也要注意選取電阻R1、R2的功率足夠大,以充分保障整個觸發(fā)控制電路的可靠性;
(2)時序問題:在上電時,如果在橋內(nèi)的可控硅未滿足導通條件,就允許功率回路帶上負載,則電阻R5、R6很容易就燒斷損壞,所以上電時,一定要保證在充分滿足橋內(nèi)的可控硅所需的開通條件后,再允許功率回路帶上負載工作;同樣,掉電時,也要充分保證在完全斷開負載后,再使可控硅關(guān)斷。否則,不但很容易會造成緩上電電阻R5、R6甚至R1、R2損壞,也使可控硅可能工作在大電流情況下關(guān)斷,極易產(chǎn)生很高的關(guān)斷過壓,進而損橋內(nèi)的可控硅,更是對橋內(nèi)的可控硅的安全工作造成威脅;
(3)電流變化率問題:在任何情況下,必須保證可控硅導通期任何時候的電流變化率都不能超過其標稱的重復值;
(4)通態(tài)平均電流額定值:在實際使用中,由于不能充分保證整流橋的散熱,則元件應降額使用。具體降額多少,需根據(jù)實際使用狀況來決定。
(5)驅(qū)動光耦問題:由于涉及到強電、弱電隔離,可控硅導通時需要的推動功率較大,光耦付邊耐壓問題等,必須慎重的選擇內(nèi)置可控硅的推動光耦。
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