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          TCA785移相控制芯片應用方法的改進

          作者: 時間:2011-07-25 來源:網絡 收藏

          4?。裕茫粒罚福凳褂弥谐霈F(xiàn)的問題

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/161763.htm

          4.1 電源進線電壓的相序問題及解決

          實驗發(fā)現(xiàn),如果直接利用同步變壓器的輸出作為同步信號,只能在一種輸入相序(正序或者逆序)下工作,一旦輸入相序接法改變,整流就不能正常進行。當輸入相序為正序時,根據前述接線,可以使相控整流正常工作,但是當輸入相序變?yōu)槟嫘颍痢ⅲ?、B時,TCA785(A)的同步信號變?yōu)椋粒?,TCA785(B)的同步信號將變?yōu)椋茫粒?img onload="if(this.width>620)this.width=620;" onclick="window.open(this.src)" style="cursor:pointer" height="215" hspace="1" src="http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20130823/161763_2_0.jpg" width="347" align="right" vspace="1" border="0" style="zoom: 1" alt="" />TCA785(C)的同步信號變?yōu)椋拢茫?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/芯片">芯片的輸出與晶閘管的對應關系不變,于是,此時上、下橋臂晶閘管的驅動順序將分別變?yōu)椋海?rarr;5→3→3→1→1→5和6→4→4→2→2→6→6,而正確的驅動順序應當為:1→1→5→5→3→3→1和2→6→6→4→4→2→2。可見,實際的驅動順序比正確的驅動順序超前120°,此時運行就會出現(xiàn)故障。在實驗中發(fā)現(xiàn),當輸入接成逆序時會出現(xiàn)一相進線沒有電流的情況,且裝置啟動時直流平波電抗器有振動,這在電源輸出功率過大時會損壞晶閘管。

          實際上,由于三相全控橋式整流各管可以互換,因此通過同步信號獲取電路即可做到整流與輸入相序無關,從而防止了相序接錯損壞晶閘管的問題,同時還可提高調試效率。通過分析發(fā)現(xiàn),當輸入為逆序時,接到TCA785(A)上的同步信號應該是BC,而接到TCA785(B)上的同步信號應該是AB,TCA785(C)上的同步信號應該是CA,這正好比實際超前了120°,因此,如果將同步變壓器副方與TCA785連接改為圖4所示電路,并通過6個常開節(jié)點的直流繼電器將同步變壓器與3個TCA785的同步輸入端相連接,3個標為J1的繼電器為一組,3個標為J2的繼電器為一組,每組繼電器同時打開或者同時閉合。那么,實現(xiàn)任何輸入相序下整流電路觸發(fā)脈沖的正確順序就只需要使J1與J2組中相位滯后120°的那一組導通來提供同步信號即可。

          利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121和D觸發(fā)器可以構成相位鑒別與驅動電路[4],其電路連接如圖5所示,圖中,接到TCA785(A)上的兩個繼電器J1和J2的輸入端在經過削波、整形后可得到同步信號V1 和V2,這可以通過運算放大器實現(xiàn)。該檢測電路各電壓波形如圖6所示??梢钥闯觯绻茫挠|發(fā)器的Q端驅動J1組繼電器,而用Q非端驅動J2組繼電器,就可以使TCA785得到正確的同步信號。應當注意的是:設計時要適當選擇74121的Rext和Cext外接電阻電容的參數(shù),以使74121Q1非引腳低電平狀態(tài)持續(xù)時間小于D觸發(fā)器的D輸入引腳的持續(xù)時間,同時應小于同步信號周期的1/6。

          由此可見,通過使用繼電器選擇正確的同步信號,可以實現(xiàn)整流相序的無關性。

          4.2 TCA785的過零點振動問題及解決方法

          三相全控橋式整流進線電流是一種不連續(xù)的兔耳狀尖峰電流。當電源阻性負載較重(阻性電流大于150A)時,由于需要大量的有功功率,因此該尖峰電流峰值較大(如本裝置尖峰電流峰值達到120A)。尖峰電流在電源進線電阻上會產生一定的壓降。該電流產生的壓降與輸入正弦波疊加后送到同步變壓器輸入端,可作為同步信號提供給TCA785。實驗發(fā)現(xiàn),該疊加電壓在過零點附近存在抖動現(xiàn)象。由于TCA785對過零點檢測極為靈敏,從而導致芯片第10腳鋸齒波斜邊也發(fā)生抖動,這樣,由輸出反饋到11腳的電壓即使沒有改變,TCA785輸出的驅動脈沖也會存在移相,引起的結果是進線電流峰值變化很大,進而在直流平波電抗器上引起強烈的振動,甚至對電網造成沖擊。解決的辦法是在進線處加上3個電感濾波,以平滑進線電流,濾除諧波。本裝置?。罚?mu;H左右的電感,而同步信號依然從電網側獲取。實驗證明:該裝置會使電流振動現(xiàn)象消失。

          4.3 同步信號的整形

          從同步變壓器過來的信號都是正弦信號,由于TCA785是利用檢測過零點的原理來實現(xiàn)同步的,因此,如果正弦波的幅值過小,那么,就不能提供清晰的過零點,同時,電磁干擾也可能導致過零點檢測錯誤,但是,正弦波的幅值過大又會超過芯片的同步電壓輸入范圍,所以應當將同步信號整形成方波,具體的整形電路如圖7所示。

          圖7電路主要是通過68kΩ電阻實現(xiàn)限流分壓的,并利用D1、D2反并限幅(管壓降為1V左右)將以正弦波變?yōu)榉讲?。本電源中,同步變壓器的變比為5.1/1,副邊電壓為75V,副邊電壓之所以選得較高,是因為正弦波幅值越高,過零點處的斜率越大,二極管導通越迅速,輸出越接近理想方波。但濾波電容C1不可過大,否則會引起同步信號相位的偏移。

          5 結束語

          本文分析了大功率中頻電源的三相全控橋式整流電路中的一些實際問題,在該中頻電源中,逆變環(huán)節(jié)采用的是電壓型二重化疊加方式,因此,在利用整流環(huán)節(jié)實現(xiàn)調壓時,該環(huán)節(jié)的穩(wěn)定工作極為重要。通過實驗驗證,通過本文所介紹的方法,其中頻電源工作正常,達到了預定指標。


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