TCA785移相控制芯片應(yīng)用方法的改進(jìn)

摘要：TCA785是德國西門子公司生產(chǎn)的一種性能優(yōu)秀的移相控制芯片，該器件具有溫度適應(yīng)范圍寬，對(duì)過零點(diǎn)的識(shí)別更加可靠，輸出脈沖的整齊度更好，移相范圍更寬等優(yōu)點(diǎn)，此外，由于TCA785的輸出脈沖寬度可以手動(dòng)自由調(diào)節(jié)，因此，該器件可廣泛應(yīng)用在晶閘管控制系統(tǒng)中。文章根據(jù)TCA785芯片的使用特點(diǎn)以及在逆變器實(shí)際運(yùn)用中可能出現(xiàn)的一些問題，提出了一種改進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。

１　引言

目前大功率逆變電源的直流部分一般利用三相橋式整流方式來實(shí)現(xiàn)，可以采用全控或者不控方式。全控橋式整流主要通過改變晶閘管觸發(fā)相位的方法來調(diào)節(jié)直流母線電壓的高低，此時(shí)需要檢測三相交流電壓的相位以實(shí)現(xiàn)同步觸發(fā)，這通常必須使用專用的移相控制芯片實(shí)現(xiàn)。筆者在研制一臺(tái)三相工頻輸入、輸出為１１５Ｖ的３０ｋＶＡ艦用４００Ｈｚ中頻電源的可控整流部分時(shí)，采用ＴＣＡ７８５芯片成功地實(shí)現(xiàn)了三相整流橋的移相控制。

２　ＴＣＡ７８５移相控制芯片簡介

ＴＣＡ７８５是德國西門子（Ｓｉｅｍｅｎｓ）公司開發(fā)的第三代晶閘管單片移相觸發(fā)集成電路，與其它芯片相比，ＴＣＡ７８５具有溫度適用范圍寬，對(duì)過零點(diǎn)的識(shí)別更加可靠，輸出脈沖的整齊度更好，移相范圍更寬等優(yōu)點(diǎn)。另外，由于它輸出脈沖的寬度可手動(dòng)自由調(diào)節(jié)，所以適用范圍更為廣泛。

ＴＣＡ７８５的基本引腳波形如圖１所示。其中５腳為外接同步信號(hào)端，用于檢測交流電壓過零點(diǎn)。１０腳為片內(nèi)產(chǎn)生的同步鋸齒波，其斜坡最大及最小值由９、１０兩腳的外接電阻與電容決定。通過與１１腳的控制電壓相比較，在１５和１４腳可輸出同步的脈沖信號(hào)，因此，改變１１腳的控制電壓，就可以實(shí)現(xiàn)移相控制，脈沖的寬度則由１２腳外接電容值決定[1]，當(dāng)選擇雙窄脈沖的驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，１２腳應(yīng)接１５０ｐＦ電容。實(shí)際上，有幾十個(gè)微秒的脈沖寬度即可使晶閘管正常導(dǎo)通。

３ 使用ＴＣＡ７８５實(shí)現(xiàn)相控整流

實(shí)現(xiàn)三相橋式相控整流的一般方法是利用三相同步變壓器從電源進(jìn)線端引入三路同步信號(hào)，這樣，將同步信號(hào)整形后分別輸?shù)饺裕茫粒罚福担ň幪?hào)為Ａ、Ｂ、Ｃ）的５腳，就能控制６只晶閘管，然后通過引腳復(fù)用即可實(shí)現(xiàn)雙窄脈沖方式驅(qū)動(dòng)。雙窄脈沖方式由于驅(qū)動(dòng)脈寬窄，因而可以有效地減小驅(qū)動(dòng)用脈沖變壓器的體積，防止磁芯飽和[２]。該方法的主電路及同步變壓器如圖２所示，三片ＴＣＡ７８５芯片的引腳與所控制的晶閘管的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表１所列。晶閘管通過一個(gè)△／Ｙ型同步變壓器為ＴＣＡ７８５提供同步信號(hào)，當(dāng)進(jìn)線相序（如圖２所示）為正序Ａ、Ｂ、Ｃ時(shí)，同步變壓器的三個(gè)輸出端所對(duì)應(yīng)的中性點(diǎn)的實(shí)際電壓向量為ＡＣ、ＢＡ、ＣＢ，將ＡＣ接至ＴＣＡ７８５（Ａ），ＢＡ接至ＴＣＡ７８５（Ｂ），ＣＢ接至ＴＣＡ７８５（Ｃ），即可實(shí)現(xiàn)正序輸入時(shí)晶閘管的同步驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)以Ｔ５～Ｔ１換流為例進(jìn)行分析：Ｔ５至Ｔ１管自然換流點(diǎn)滯后于Ａ相由負(fù)到正過零點(diǎn)３０°，即ＴＣＡ７８５（Ａ）的１５腳輸出至少應(yīng)該滯后于該過零點(diǎn)３０°，而電壓ＡＣ由負(fù)到正過零點(diǎn)正好滯后于Ａ相３０°，因而用ＡＣ作為ＴＣＡ７８５（Ａ）的同步信號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)最大范圍的移相控制[３]。

表1 三片TAC785引腳及其對(duì)應(yīng)的晶閘管

其它晶閘管的分析與此類似，即用相應(yīng)的線電壓代替相電壓作為同步信號(hào)。圖３所示是一個(gè)周期的驅(qū)動(dòng)時(shí)序。從Ａ相的自然換流點(diǎn)開始，上、下橋臂晶閘管驅(qū)動(dòng)順序分別為：１→１→３→３→５→５→１和６→２→２→４→４→６→６。