專(zhuān)利名稱:電感負(fù)載零觸發(fā)可控硅單相調(diào)功器的制作方法
本實(shí)用新型是一種帶電感負(fù)載的集成化零觸發(fā)可控硅單相交流調(diào)功器，屬于交流電力控制器技術(shù)領(lǐng)域：
，適用于調(diào)光、控溫、電機(jī)調(diào)速等方面。
交流調(diào)功器是一種交流電力控制裝置，能根據(jù)負(fù)載要求，實(shí)現(xiàn)按時(shí)間比例調(diào)節(jié)輸出功率來(lái)滿足生產(chǎn)上的需要。以前的交流調(diào)功器采用接觸器、磁性或感應(yīng)調(diào)壓器，后來(lái)又出現(xiàn)了可控硅調(diào)功器。
目前，現(xiàn)有技術(shù)中帶電感負(fù)載的調(diào)功器，一種是有觸點(diǎn)的調(diào)功器，大都采用接觸器作為調(diào)功器的執(zhí)行元件，在啟動(dòng)時(shí)需要串入附加的電抗器(或其設(shè)備)以防止負(fù)載電感在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的很大的浪涌電流，待過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后，再退出電抗器，操作很不方便，不適于頻繁工作。另一種電壓過(guò)零觸發(fā)可控硅調(diào)功器，如民主德國(guó)的一種調(diào)功器(見(jiàn)ELEK U24U13U2184－140899／23DD－206－864－A)，它由雙向可控硅和集成電路電壓過(guò)零開(kāi)關(guān)控制器組成。這種調(diào)功器只適用帶電阻性負(fù)載，因?yàn)樗荒苡行У匾种茊?dòng)帶電感性負(fù)載而產(chǎn)生過(guò)大的浪涌電流。
本實(shí)用新型的任務(wù)是提出一種與現(xiàn)有技術(shù)相比，既能帶電感性負(fù)載又能帶電阻性負(fù)載，可以頻繁啟動(dòng)、節(jié)能效果好、控制精度高的電流過(guò)零觸發(fā)的可控硅調(diào)功器。
本實(shí)用新型的任務(wù)是這樣完成的。調(diào)功器采用電流過(guò)零觸發(fā)控制方式，將控制器設(shè)計(jì)為配有下述電路(如圖1)的線路結(jié)構(gòu)，即降壓?jiǎn)?dòng)電路、時(shí)間切換電路、零電流觸發(fā)電路、零電流觸發(fā)脈沖成雙控制電路及過(guò)電流保護(hù)電路。它的特點(diǎn)是調(diào)功器啟動(dòng)到電感負(fù)載過(guò)渡過(guò)程結(jié)束前，把浪涌電流抑制到5至10倍的額定電流，實(shí)現(xiàn)按時(shí)間比例調(diào)功，並可頻繁啟動(dòng)。由于線路中采用了集成化可控硅觸發(fā)器，因此本調(diào)功器體積小，可靠性顯著提高。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下實(shí)施例及附圖給出。
圖1為本調(diào)功器的原理框圖。圖中a降壓?jiǎn)?dòng)電路，b時(shí)間切換電路，c零電流觸發(fā)電路，d零電流觸發(fā)脈沖成雙控制電路，e過(guò)電流保護(hù)電路。
圖2為圖1中所指的降壓?jiǎn)?dòng)電路的線路圖。
圖3為圖2中移相觸發(fā)器各點(diǎn)電壓波形圖。
圖4為圖1中所指的時(shí)間切換電路的線路圖。
圖5為圖4中電路各點(diǎn)電壓波形圖。
圖6為圖1中所指的零電流觸發(fā)電路的線路圖。
圖7為圖6中電路各點(diǎn)電壓、電流波形圖。
圖8為本實(shí)用新型調(diào)功器按時(shí)間比例調(diào)功的原理圖。
圖9為圖1中所指的零電流觸發(fā)脈沖成雙控制電路圖。
圖10為圖9中電路各點(diǎn)電壓、電流波形圖。
圖11為圖1所指的過(guò)電流保護(hù)電路圖。
圖12為本實(shí)用新型的所述的調(diào)功器的安裝布置圖。
圖1為本實(shí)用新型的調(diào)功器的最佳實(shí)施方案。
圖2中〔1〕為可控硅移相觸發(fā)器、〔2〕為或門(mén)電路、〔3〕為功率放大器、〔4〕為可控硅。圖4中〔5〕為啟動(dòng)脈沖發(fā)生器、〔6〕為延時(shí)器、〔7〕為RS觸發(fā)器。圖6中〔8〕為過(guò)零觸發(fā)控制器、〔2〕為門(mén)電路、〔3〕為功率放大器、〔4〕為可控硅。圖9中〔9〕、〔10〕為延時(shí)器、〔11〕、〔12〕為RS觸發(fā)器、〔13〕為門(mén)電路。圖11中〔14〕為電感性負(fù)載、〔4〕為可控硅、〔15〕為整流器、〔16〕為門(mén)電路、〔17〕為互感器。
參照?qǐng)D2至圖11所述的實(shí)施時(shí)的線路和波形圖來(lái)闡述本實(shí)用新型的實(shí)施例。
降壓?jiǎn)?dòng)電路如圖2所示，它由移相觸發(fā)控制器〔1〕、或門(mén)電路〔2〕、功率放大器〔3〕和可控硅〔4〕組成。圖中的GY03為上海電器科學(xué)研究所研制的多功能可控硅觸發(fā)器。降壓?jiǎn)?dòng)電路工作時(shí)各點(diǎn)在電壓波形如圖3所示。在調(diào)功器啟動(dòng)時(shí)，由時(shí)間切換電路中的RS觸發(fā)器〔7〕的U3門(mén)輸出一個(gè)正脈沖信號(hào)送到移相觸發(fā)器〔1〕的GY03的8＃端使其觸發(fā)脈沖輸出門(mén)打開(kāi)，2＃端為鋸齒波電壓，2＃端與6＃端相連接，Uλ可調(diào)電壓送到5＃。Uλ電壓與鋸齒波電壓進(jìn)行比較后，在7＃輸出一個(gè)脈沖，15＃端為調(diào)制后的輸出電壓。10＃端為GY03輸出的移相觸發(fā)脈沖，A＃為雙向可控硅陽(yáng)極電壓波形。由于可控硅〔4〕進(jìn)行移相觸發(fā)控制，其輸出電壓大小決定于可控硅〔4〕導(dǎo)通角，接在GY035＃端的電位器RE可以調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角。RE的阻值為10KΩ、R1的阻值為7.5KΩ。調(diào)節(jié)電位器RE，使Uλ點(diǎn)電壓在2伏～8伏之間，則移相觸發(fā)器〔1〕輸出移相觸發(fā)脈沖移相范圍可在0～150度之間，這樣降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)可控硅輸出的交流電壓能控制在0～180伏之間，實(shí)現(xiàn)降壓?jiǎn)?dòng)。
時(shí)間切換電路，如圖4所示。它由啟動(dòng)脈沖發(fā)生器〔5〕、可調(diào)延時(shí)器〔6〕、RS觸發(fā)器〔7〕組成。它的主要功能就是使調(diào)功器在移相觸發(fā)工作結(jié)束后，能及時(shí)切換到零電流觸發(fā)工作方式，並使零電流觸發(fā)可控硅輸出電壓第一個(gè)半波極性與負(fù)載電感〔14〕的剩磁極性相反，來(lái)抑制因負(fù)載電感〔14〕剩磁存在而引起的很大浪涌電流。該電路中的可調(diào)延時(shí)器〔6〕，由RC積分電路和分頻電路組成。積分電路參數(shù)為R為470KΩ、C為1微法。其作用是在交流電壓正半波峰值時(shí)刻向分頻電路輸出觸發(fā)信號(hào)，使分頻電路有輸出。時(shí)間切換電路以如下方式工作。當(dāng)調(diào)功器在t1時(shí)刻啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)脈沖觸發(fā)器〔5〕的門(mén)U2就產(chǎn)生一個(gè)啟動(dòng)脈沖送到RS觸發(fā)器〔7〕的U3的輸入端，使其輸出端為高電平，該信號(hào)送到降壓電路GY03的8＃端，則可打開(kāi)輸出門(mén)，使調(diào)功器按移相觸發(fā)方式工作。同時(shí)RS觸發(fā)器〔7〕門(mén)U4輸出為低電平，該信號(hào)送到零電流觸發(fā)脈沖成雙控制電路圖9中門(mén)U6輸入端
。封閉其輸出門(mén)，使零電流觸發(fā)電路無(wú)輸出。在啟動(dòng)后，經(jīng)過(guò)延時(shí)器〔6〕延時(shí)，並在交流電壓正半波峰值時(shí)刻t2輸出一個(gè)脈沖送到RS觸發(fā)器〔7〕的U4的輸入端，此時(shí)RS觸發(fā)器〔7〕的U3輸出變?yōu)榈碗娖?，U4輸出為高電平，因而關(guān)閉降壓?jiǎn)?dòng)電路中GY03的輸出門(mén)，打開(kāi)零電流觸發(fā)電路的輸出門(mén)，使調(diào)功器在t2時(shí)刻由移相觸發(fā)工作及時(shí)切換到零電流觸發(fā)工作方式。它的電壓波形圖如圖5所示。
零電流觸發(fā)電路，如圖6所示。它由零觸發(fā)控制器〔8〕、門(mén)電路〔2〕、功率放大器〔3〕和可控硅〔4〕組成。其主要功能是為可控硅提供觸發(fā)脈沖。零觸發(fā)控制器〔8〕由可控硅觸發(fā)器GY03構(gòu)成。其中R1為150KΩ，如果R1阻值太大，使GY03過(guò)零檢測(cè)輸出2＃端的脈沖變寬，將導(dǎo)致零電流觸發(fā)電路輸出脈沖過(guò)于偏離零點(diǎn)，影響可控硅輸出電壓波形完整性。R1太小，將使脈沖變窄，導(dǎo)致零電流觸發(fā)電路輸出脈沖變窄，使可控硅觸發(fā)不可靠。R9、C2的參數(shù)為R9為91KΩ、C2為10μf，R9、C2數(shù)值可決定時(shí)間比例(T1＋T2)的時(shí)間(如圖8所示)，其參數(shù)可根據(jù)用戶需要調(diào)整。該電路以如下方式工作。當(dāng)調(diào)功器由移相觸發(fā)工作切換到零電流觸發(fā)工作方式時(shí)，零觸發(fā)控制器〔8〕的GY03的輸出門(mén)打開(kāi)，如負(fù)載電流為零時(shí)，2＃端輸出一個(gè)正脈沖，經(jīng)C1、R7微分后送到8＃端，此時(shí)只要零電流觸發(fā)脈沖成雙控制電路輸出到9＃端也為低電平，則10＃端就能輸出一定寬度一定幅度的零電流觸發(fā)脈沖，使調(diào)功器按零電流觸發(fā)方式工作，各點(diǎn)的電壓、電流波形如圖7所示。此外，該電路還有按時(shí)間比例通斷可控硅的功能。由圖6可知，零觸發(fā)控制器〔8〕的GY03的鋸齒波發(fā)生器14＃端輸出連續(xù)的鋸齒波電壓，其周期時(shí)間由C2、R6的數(shù)值決定。鋸齒波電壓經(jīng)R8送到電壓比較器的6＃端，當(dāng)5＃端輸入控制電壓Uλ變化時(shí)，在圖8中T1、T2時(shí)間也隨之變化，在T1時(shí)間內(nèi)4＃端輸出高電平，即可打開(kāi)零電流觸發(fā)脈沖成雙控制電路，使其輸出成雙的零觸發(fā)脈沖，使調(diào)功器能根據(jù)輸入控制信號(hào)大小按時(shí)間比例調(diào)功。
零電流觸發(fā)脈沖成雙控制電路，如圖9所示，它由延時(shí)器〔9〕、延時(shí)器〔10〕、RS觸發(fā)器〔11〕、〔12〕及門(mén)電路〔13〕組成。延時(shí)器〔9〕中積分電路R1＝10KΩ～15KΩ，C1＝1.5μf，延時(shí)器〔9〕的主要作用在于使電路在交流電壓正半波峰值時(shí)刻偏前輸出信號(hào)如圖10中(a)。延時(shí)器〔10〕中積分電路R2＝7.5KΩ～10KΩ、C2＝5.5μf，其作用在于使電路在交流正半波峰值時(shí)刻偏后輸出信號(hào)，如圖10中(b)。在時(shí)間切換電路切換到零電流觸發(fā)工作方式時(shí)(即圖9中U6一個(gè)輸入端為高電平時(shí))，零電流觸發(fā)電路中GY03的4＃端輸出為高電平時(shí)，其2＃端輸出電流過(guò)零脈沖信號(hào)時(shí)，門(mén)U7輸出如圖10所示的(c)脈沖。(b)及(c)脈沖被送到U8、U9組成的RS觸發(fā)器，使U9輸出一個(gè)(d)脈沖。(a)及(d)被送到U11、U12組成的RS觸發(fā)器，使零電流觸發(fā)脈沖成雙控制成雙電路輸出如圖10所示的(f)脈沖。從圖10可以看出，(f)波形的兩個(gè)脈沖之間有兩個(gè)零電流觸發(fā)脈沖，第一個(gè)是電流負(fù)半波過(guò)零時(shí)的脈沖，零二個(gè)是電流正半波過(guò)零時(shí)的脈沖。因此保證了其輸出的零電流觸發(fā)脈沖成雙。前已談到，由于時(shí)間切換電路在電壓正半波峰值時(shí)間切換，所以在調(diào)功器移相觸發(fā)結(jié)束時(shí)負(fù)載電感中剩磁極性一定為正。而零電流觸發(fā)脈沖成雙控制電路保證了零電流觸發(fā)電路輸出的第一個(gè)是電流負(fù)半波過(guò)零觸發(fā)脈沖，可控硅輸出電壓第一個(gè)半波極性與負(fù)載電感中剩磁極性相反，這就是可以有效抑制產(chǎn)生過(guò)大浪涌電流的原理。如果調(diào)功器在工作中因負(fù)載要求需要斷續(xù)工作，由于零電流觸發(fā)器沖成雙，所以調(diào)功器停止工作時(shí)，負(fù)載電感中的剩磁極性一定為正，因此調(diào)功器可以直接以零電流觸發(fā)方式工作，而不必重新啟動(dòng)。
過(guò)電流保護(hù)電路，如圖11所示。當(dāng)主回路電流增大並超過(guò)某限定值時(shí)，保護(hù)電路動(dòng)作去關(guān)閉輸出門(mén)，使可控硅及時(shí)截止。
本調(diào)功器帶50安的雙向可控硅，主回路可控硅與BK－1000型控制變壓器原邊串聯(lián)接交流220伏電源，其付邊36伏接可調(diào)電阻。試驗(yàn)時(shí)在可控硅主回路中串入快速熔絲，調(diào)節(jié)變壓器付邊連接的可調(diào)電阻，使原邊電流為0.3A，則調(diào)功器啟動(dòng)時(shí)，主回路浪涌電流不超過(guò)3A。原邊電流為4A時(shí)，啟動(dòng)時(shí)主回路浪涌電流不超過(guò)20A即本調(diào)功器在啟動(dòng)時(shí)可以把浪涌電流抑制在5～10倍以內(nèi)，而不必附加其他設(shè)備。
本實(shí)用新型的調(diào)功器實(shí)施時(shí)，能啟動(dòng)電感性和電阻性負(fù)載，能有效地抑制過(guò)大的浪涌電流，可以頻繁啟動(dòng)，輸出交流電壓為完整正弦波，能減少電網(wǎng)公害和射頻干擾。它還能作為微處理機(jī)的接口而實(shí)現(xiàn)高精度自動(dòng)調(diào)功。
權(quán)利要求
1.一種零觸發(fā)單相交流調(diào)功器，包括雙向可控硅和集成電路觸發(fā)控制器，其特征在于采用了集成化電流過(guò)零觸發(fā)控制電路，它由降壓?jiǎn)?dòng)電路、時(shí)間切換電路、零電流觸發(fā)電路、零電流觸發(fā)脈沖成雙控制電路及過(guò)電流保護(hù)電路部份組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的調(diào)功器，其特征在于降壓?jiǎn)?dòng)電路由移相觸發(fā)控制器〔1〕、或門(mén)電路〔2〕、功率放大器〔3〕和可控硅〔4〕組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的調(diào)功器，其特征在于時(shí)間切換電路由啟動(dòng)脈沖發(fā)生器〔5〕、可調(diào)延時(shí)器〔6〕、RS觸發(fā)器〔7〕組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的調(diào)功器，其特征在于脈沖成雙控制電路由延時(shí)器〔9〕、延時(shí)器〔10〕、RS觸發(fā)器〔11〕、〔12〕組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的調(diào)功器，其特征在于移相觸發(fā)控制器〔1〕中采用GY03集成電路，RE阻值為10KΩ，R1阻值為7.5KΩ。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的調(diào)功器，其特征在于延時(shí)器〔9〕、〔10〕由積分電路構(gòu)成，其R1、R2分別為10～15KΩ、7.5～10KΩ，C1，C2分別為1.5μf、5.5μf。
專(zhuān)利摘要
本實(shí)用新型是一種帶電感負(fù)載的集成化零觸發(fā)可控硅單相交流調(diào)功器，交流調(diào)功器的控制器由降壓?jiǎn)?dòng)電路、時(shí)間切換電路、零電流觸發(fā)電路、零電流觸發(fā)脈沖成雙控制電路及過(guò)電流保護(hù)電路組成。它可頻繁啟動(dòng)，在啟動(dòng)到電感負(fù)載過(guò)渡過(guò)程結(jié)束前采取降壓、通過(guò)時(shí)間切換，抑制產(chǎn)生過(guò)大的浪涌電流，實(shí)現(xiàn)按時(shí)間比例調(diào)功。它體積小、節(jié)能效果好、控制精度高，對(duì)電網(wǎng)公害小，射頻干擾小，適用于調(diào)光、控溫、電機(jī)調(diào)速及易燃易爆氣體的環(huán)境中使用。
文檔編號(hào)H02M5/02GK87201177SQ87201177
公開(kāi)日1988年5月18日 申請(qǐng)日期1987年3月30日
發(fā)明者徐英忠 申請(qǐng)人:機(jī)械委上海電器科學(xué)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan