前言

　　在快速無功補(bǔ)償和諧波濾波裝置中，要用晶閘管作為執(zhí)行元件投切電容器，做為TSC電路，前文分析了三種TSC的主電路。執(zhí)行元件晶閘管根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同，有餅式的、模塊的和雙向可控硅的不同結(jié)構(gòu)型式。針對(duì)不同的主回路和不同的晶閘管型式,觸發(fā)電路也不同。TSC要求在晶閘管電壓過零點(diǎn)觸發(fā)，確定晶閘管電壓過零點(diǎn)的方法有兩種，一種是從電網(wǎng)電壓取得同步信號(hào)，一種是從晶閘管的陽極和陰極取得過零信號(hào)。

　　本文分析現(xiàn)存的各種觸發(fā)電路的特點(diǎn)，由此推出一種新型的從主回路晶閘管上獲取晶閘管電壓過零信號(hào)的電路，以該電路支撐產(chǎn)生一系列觸發(fā)電路，取得了優(yōu)秀的觸發(fā)效果。首先：

　　1. 介紹晶閘管投切電容器的原理和快速過零觸發(fā)要求

　　晶閘管投切電容器組的關(guān)鍵技術(shù)是必須做到電流無沖擊。晶閘管投切電容器組的機(jī)理如圖一所示，

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　　當(dāng)電路的諧振次數(shù)n為2、3時(shí)，其值很大。

　　式(2)的第三項(xiàng)給出當(dāng)觸發(fā)角偏離最佳點(diǎn)時(shí)的振蕩電流的幅值;式(2)中的第二項(xiàng)給出當(dāng)偏離最佳予充電值時(shí)振蕩電流的幅值。若使電容器電流ic=C*du/dt=0，則du/dt=0，即晶閘管必須在電源電壓的正或負(fù)峰值觸發(fā)導(dǎo)通投切電容器組，電容器預(yù)充電到峰值電壓。

　　觸發(fā)電路的功能是：電流無沖擊觸發(fā);快速投切，20ms的動(dòng)作。這個(gè)20ms不是得到投切命令到產(chǎn)生動(dòng)作的時(shí)間，而是從停止到再投入動(dòng)作的時(shí)間為20ms?？焖俜磻?yīng)時(shí)，在平衡補(bǔ)償電路，不能出現(xiàn)不平衡動(dòng)作，即有的相有電流，有的沒有。

　　1. 兩類晶閘管的觸發(fā)電路的特點(diǎn)和存在的問題

　　從同步信號(hào)的采集上，有兩類晶閘管觸發(fā)電路。一類為從電網(wǎng)電壓取得同步信號(hào)，一類為從晶閘管兩端取得同步信號(hào)。

　　從電網(wǎng)電壓取得同步信號(hào)的電路框圖如圖二：

　　電路中包括同步變壓器、同步信號(hào)處理電路和功率驅(qū)動(dòng)電路、脈沖變壓器隔離電路等。當(dāng)?shù)玫接|發(fā)命令后，在投切點(diǎn)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖列，經(jīng)過脈沖變壓器的隔離,推動(dòng)晶閘管。同步信號(hào)處理電路有濾波處理功能，可以是CMOS等的電子電路組成，也可以是單片機(jī)、GAL電路等。電路中包括相序錯(cuò)判斷功能。

　　從電網(wǎng)電壓取得同步信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)為在主回路沒有送電時(shí)，給觸發(fā)命令，可以測(cè)量晶閘管的觸發(fā)脈沖幅度和相位，在主回路得電后，給觸發(fā)命令，可以放心, TSC為正確的投入工作。對(duì)于TSC電路中的兩只晶閘管+一只二極管的“2+1”電路、兩只晶閘管+兩只二極管的“2+2”電路、三只晶閘管+三只二極管的“3+3”電路,電容器有二極管預(yù)充電, 電容器上一直存在直流電壓,晶閘管的交直流電壓不變,電網(wǎng)電壓取得同步信號(hào)觸發(fā)適合。缺點(diǎn)為電路復(fù)雜，對(duì)于400V小容量的TSC電路造價(jià)高。如果TSC全部采用晶閘管不用二極管，由于晶閘管兩端的電壓隨著電容器放電電壓的減少逐漸小，意味著觸發(fā)點(diǎn)在變動(dòng)，上述電路不能跟隨變化觸發(fā)點(diǎn)，所以不適應(yīng)了。

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　　圖二: 電網(wǎng)電壓取得同步信號(hào)的觸發(fā)電路

　　從晶閘管兩端取得過零信號(hào)比較困難,過零觸發(fā)要求電壓高時(shí)截止，電壓最低低時(shí)導(dǎo)通觸發(fā)。幾乎找不出什么元件是這種特性.如穩(wěn)壓管,電壓低截止，電壓高維持電壓不變.不滿足要求。

　　目前，從晶閘管兩端取得過零信號(hào)的典型觸發(fā)電路是MOC3083,它的框圖如圖三：

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　　圖三：MOC3083電路圖

　　MOC3083芯片內(nèi)部有過零觸發(fā)判斷電路，它是為220V電網(wǎng)電壓設(shè)計(jì)的，芯片的雙向可控硅耐壓800V，在4、6兩端電壓低于12V時(shí)如果有輸入觸發(fā)電流，內(nèi)部的雙向可控硅就導(dǎo)通。

　　用在380V電網(wǎng)的TSC電路上要串聯(lián)幾只3083。在2控3的TSC電路應(yīng)用如圖四：

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　　圖四 2控3的TSC電路

　　用2對(duì)晶閘管開關(guān)控制3相電路，電路簡(jiǎn)單了，控制機(jī)理復(fù)雜了。這種觸發(fā)電路隨機(jī)給觸發(fā)命令要出現(xiàn)下面的許多麻煩問題。

　　快速動(dòng)作時(shí),有觸發(fā)命令，一對(duì)晶閘管導(dǎo)通另一對(duì)晶閘管不通電壓反而升高了，限于篇幅和重點(diǎn),本文不分析為什么電壓反而高了,只是從測(cè)量的2控3電路中看到了確實(shí)存在電壓升高的現(xiàn)象和危險(xiǎn),這種現(xiàn)象如同倍壓整流電路直流電壓升高了一樣。圖五測(cè)量不正常工作的兩對(duì)晶閘管的電壓波形。此試驗(yàn)晶閘管存在高壓擊穿的可能，所以用調(diào)壓器將電網(wǎng)電壓調(diào)低。晶閘管導(dǎo)通時(shí)兩端電壓為零，不導(dǎo)通，晶閘管有電容器的直流電壓和電網(wǎng)的交流電壓。測(cè)量C相停止時(shí)峰峰值電壓為540V,其有效值= ,圖中C相升高的電壓峰值為810V,升高電壓約為電網(wǎng)電壓有效值的倍數(shù):。推算，400V電壓下工作，晶閘管有可能承受的電壓，400V電網(wǎng)的TSC電路多數(shù)是采用模塊式的晶閘管，模塊的耐壓不高，常規(guī)為1800V，升高的管壓降很容易擊穿晶閘管元件。

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　　圖五不正常的兩對(duì)晶閘管的電壓波形

　　*在晶閘管電壓波形過零點(diǎn)，串聯(lián)的MOC3083由于分壓不均勻，使得3083有的導(dǎo)通有的停止。電網(wǎng)電壓升高時(shí)，原先導(dǎo)通的依然導(dǎo)通，不同的要承受更高的電壓，3083有可能擊穿。

　　* 在初次投切時(shí)有一定的沖擊。下面是國外著名產(chǎn)品的首次投切的電流波形。

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　　圖六:國外公司產(chǎn)品的第一次觸發(fā)沖擊波形

　　記錄C相晶閘管兩端電壓，A相電流。電流投切沖擊很大，使得電網(wǎng)電壓都產(chǎn)生了變形。

　　*不能用于快速的沖擊負(fù)載。最快幾百ms,原因是晶閘管在剛剛停止時(shí)兩端電壓不為零，要等待電容器對(duì)電阻放電晶閘管兩端電壓才能衰減為零。需要快速就要減小電阻,增加電阻功率，結(jié)果耗能大，不符合節(jié)能的要求。

　　*合閘瞬間存在MOC3083誤導(dǎo)通現(xiàn)象,誤導(dǎo)通可能損害晶閘管。

　　* 濾波裝置中諧波電流大時(shí)，晶閘管工作不正常，存在停止工作的情況。

　　*電網(wǎng)電壓高于400V電路設(shè)計(jì)困難。