CN100530913C - 一种晶闸管变流器的触发与全关断检测电路 - Google Patents
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Abstract
一种晶闸管变流器的触发与全关断检测电路，属于晶闸管变频技术。包括：自给电源电路、触发电路、全关断检测电路。其中，自给电源电路为触发电路和全关断检测电路提供电源，触发电路的输出直接接在晶闸管的触发端，全关断检测电路的电压检测信号通过光纤送给控制系统。优点在于，实现了整块电路板的电源自给，无需再配置专用电源；触发电路不需要脉冲变压器，简化了电路结构；集晶闸管的触发和全关断检测于一体，利于设备的安装和工程的实践。适用于晶闸管的交交变频系统和可逆直流调速系统。
Description
技术领域
本发明属于晶闸管的变频技术领域，特别是提供了一种晶闸管变流器的触发与全关断检测电路。
背景技术
交交变频系统分为有环流和无环流两大类，为了防止发生电源短接的事故，一般采用逻辑无环流控制。基于逻辑无环流控制的交交变频系统的一个主回路桥的正反组交接时会出现一段无环流的死区时间，为了减小这段死时对电机负载的影响，死区时间要尽量的小，为了做到这一点，必须及时而准确地检测出主电路中的零电流信号。本电路设计就是用于满足这种需要的。本电路可用于交交变频和可逆直流调速系统，另外本电路还集成了其它几种很实用的的功能。
交交变频系统的零电流检测现已大都采用通过检测晶闸管两端电压的方式来实现，即晶闸管的全关断检测，本电路也采用这种方式。关于晶闸管的触发，许多文献中介绍的触发电路为了保证晶闸管的同时、快速导通着眼于输出强触发电压，且需要对高低压电路进行电气隔离，这样就需要一个专门的电路和一个体积很大的脉冲变压器，这给制板和使用带来了不便。本电路设计中包含了一个自给电源电路，该电路能输出稳定的直流电压，整块电路板的所有器件都由它提供电源，这样就不需再配置专用电源，此外，触发电路也由它提供电源，所以设计了一个无脉冲变压器的触发电路，且结构并不复杂，同样能够保证晶闸管的同时、快速导通。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶闸管变流器的触发与全关断检测电路，实现了对晶闸管的全关断检测和对晶闸管的触发，可用于基于逻辑无环流控制的交交变频系统和可逆直流调速系统。
本发明包括：自给电源电路、触发电路和全关断检测电路。其中，自给电源电路为触发电路和全关断检测电路提供电源，触发电路的输出直接接在晶闸管的触发端，全关断检测电路输出的晶闸管的通断信号通过光纤送到控制系统。
1、自给电源电路：自给电源电路由整流电路和降压电路组成。
整流电路由二极管D1、D2，稳压管D3和电容C1组成。D1阴极接D2阳极，D3和C1并联，D3阴极接D2阴极，D1阳极接D3阳极。D1的阳极为地端。
降压电路由电阻R3、R7，电容C3和三极管M1组成。M1漏极接输入电压，栅极接R3、R7，R3的另一端接M1源极、C3，R7、C3的另一端一起接地。
本电路能输出波动很小的直流电压，尤其是用于集成器件的低压电源输出几乎无波动。
本电路基于一种改进的半波整流电路。其工作方式是由两个这样的电路和外部晶闸管阻容吸收电路串联，然后每个电路空出的那一端接输入电源(交流电源)的两端。下面仅就一个电路详细介绍，另一个电路与此对应。本电路的作用是为触发电路和集成器件提供电源。
电路稳定工作时，在输入电压的上升阶段，电流由R0、C0，流经D2对储能电容C1充电，稳压管D3保证C1两端电压不致太高。在输入电压的下降阶段，电流由D1、C0、R0流出。C1两端的输出电压作为触发电压用，用作集成器件电源时时需将电压降低，降压电路可以完成这个任务。M1漏源极承受了一部分电压，C3两端电压作为低压电源电压。
2、触发电路：触发电路由电阻R2、R4、R6、R8、R11、R12，电容C2，三极管Q1、Q2、Q3和稳压管D7组成。R8、C2并联后一端接触发信号，一端接R11和Q3的基极，R11的另一端接地。R4一端接电源，另一端接R6和Q1的基极，R6的另一端接Q3的集电极。R2一端接电源，另一端接Q1的发射极和Q2的集电极。Q1的集电极接Q2的基极和R12，R12的另一端接地。Q2的发射极接D7的阴极，D7的阳极接地。D7两端电压为触发电压。
电路结构如图1所示。本电路无脉冲变压器，结构并不复杂，但依然能获得很好的触发效果。
本电路分检测电路和触发电路两部分。本电路的作用是对输入逻辑触发信号的功率放大，输出接在晶闸管的门极和阴极。
检测电路输出信号是对电源电压的检测信号，当电源电压过低时，可能会使某些器件不能正常工作或是触发电路的触发输出电压过低，为了保证晶闸管的安全工作，这时封锁晶闸管的触发信号。触发电路中的Q1、Q2组成复合结构能输出大电流，Q1接收逻辑触发信号实现对这一复合结构的开关控制，C2是在开始阶段提高触发电压。
3、全关断检测电路：全关断检测电路由电阻R1、R5、R9、R10，二极管D5，稳压管D4、D6、三极管M2，或门U1B和一个逻辑电路组成；R5一端接电源，另一端接或门U1B的第一输入端和M2漏极，或门第二输入端接D5阴极和R10，R10另一端接地；R1一端接外部晶闸管阻容吸收电路，另一端分别接D4的阳极、D5的阳极、R9的端和M2的栅极，R9另一端、M2源极和D6阳极一起接地，D4、D6阴极互连；或门输出为电压检测信号；触发信号和电压检测信号输入到逻辑电路，逻辑电路输出为逻辑触发信号和晶闸管的通断信号。
电路结构如图2所示。这部分电路分为模拟电路部分(电压检测电路)和数字电路部分(逻辑电路)。模拟部分利用R1的分压、M2的通断和D5的单向导电性实现对晶闸管两端电压的检测，当晶闸管两端有电压时，输出高电平信号，反之则输出低电平信号。数字部分对由模拟部分送来的信号进行分析，继而输出关于晶闸管的通断信号和逻辑触发信号。
模拟电路的目的就是当晶闸管两端有电压时输出高电平，无电压时输出低电平。其中，D4、D6抑制高电压。
数字电路通过对触发信号和晶闸管两端电压检测信号的分析给出晶闸管的通断信号和逻辑触发信号。逻辑触发信号实际上是对触发信号调制后的信号。输出通断信号的逻辑为：当有触发信号且电压检测信号为低电平时，输出一开通脉冲；当电压检测信号由低变为高电平，且此前晶闸管导通时，输出一关断信号。数字电路输出信号为低电压，但仍和高压部分有电气连接，故晶闸管的通断信号通过光纤传送到控制系统，控制部分和高压部分也就被电隔离了。
电路设计全图如图3。
本发明的优点在于，实现了整块电路板的电源自给，无需再配置专用电源；触发电路不需要脉冲变压器，简化了电路结构；集晶闸管的触发和全关断检测于一体，利于设备的安装和工程的实践。
附图说明
图1为触发电路结构图。
图2为全关断检测电路结构图。
图3为电路设计结构图。
图4为本发明的电路原理图。
具体实施方式
本电路设计在一块电路板上。每个晶闸管旁边配置一块电路板，每块板通过晶闸管的阻容吸收线路中的电阻电容和与之反并联的晶闸管所对应的那块电路板相连。
自给电源电路的输入电压为晶闸管端电压，电路稳定工作时，在输入电压的上升阶段，电流由D2对储能电容C1充电，稳压管D3保证C1两端电压不致太高。在输入电压的下降阶段，电流由D1流出。此外，C1还有滤波作用，其两端的输出电压为一稳定的直流电压，可直接作为触发电路的电源，用作集成器件电源时时需将电压降低，降压电路就是为此而设计的，降压电路中的M1承受了一部分电压，C3两端电压作为低压电源电压。
触发电路分检测和触发两部分，检测部分输出信号是对电源电压的检测信号，当电源电压过低时，可能会使某些器件不能正常工作或是触发电路的触发输出电压过低，为了保证晶闸管的安全工作，这时封锁晶闸管的触发信号。触发部分中的Q1、Q2组成复合结构能输出大电流，Q1接收逻辑触发信号实现对这一复合结构的开关控制，C2是在开始阶段提高触发电压。触发电路的输出直接作为晶闸管的触发电压。
全关断检测电路分为电压检测电路和逻辑电路，电压检测电路的输入端接在晶闸管两端，其利用R1的分压、M2的通断和D5的单向导电性实现对晶闸管两端电压的检测，当晶闸管两端有电压时，输出高电平信号，反之则输出低电平信号。逻辑电路通过对触发信号和晶闸管两端电压检测信号的分析给出晶闸管的通断信号和逻辑触发信号，其中，触发信号通过光纤从控制系统传过来。逻辑触发信号实际上是对触发信号调制后的信号。输出通断信号的逻辑为：当有触发信号且电压检测信号为低电平时，输出一开通脉冲；当电压检测信号由低变为高电平，且此前晶闸管导通时，输出一关断信号。逻辑电路输出信号为低电压，但仍和高压部分有电气连接，故晶闸管的通断信号通过光纤传送到控制系统，控制部分和高压部分也就被电隔离了。
Claims (4)
1、一个晶闸管变流器的触发与全关断检测电路，其特征在于，包括：自给电源电路、触发电路、全关断检测电路；其中，自给电源电路为一种改进的半波整流电路，其输出为触发电路和全关断检测电路提供电源；触发电路的输入端接全关断检测电路产生的逻辑触发信号，输出直接接在晶闸管的触发端；全关断检测电路的模拟电路部分的输入为晶闸管阳极和阴极之间的电压，其输出信号和触发信号送往全关断检测电路的数字电路部分，数字电路部分对检测信号进行逻辑分析，输出逻辑触发信号和通断信号，最后通断信号通过光纤送给控制系统。
2、按照权利要求1所述的电路，其特征在于，自给电源电路由整流电路和降压电路组成；整流电路由第一二极管(D1)、第二二极管(D2)，第三稳压管(D3)和第一电容(C1)组成；第一二极管(D1)阴极接第二二极管(D2)阳极，第三稳压管(D3)和第一电容(C1)并联，第三稳压管(D3)阴极接第二二极管(D2)阴极，第一二极管(D1)阳极接第三稳压管(D3)阳极，第一二极管(D1)的阳极为地端；降压电路由第三电阻(R3)、第七电阻(R7)，第三电容(C3)和第一MOS型三极管(M1)组成；第一MOS型三极管(M1)漏极接整流电路的输出，栅极接第三电阻(R3)、第七电阻(R7)，第三电阻(R3)的另一端接第一MOS型三极管(M1)源极、第三电容(C3)；第七电阻(R7)、第三电容(C3)的另一端一起接地。
3、按照权利要求1所述的电路，其特征在于，触发电路由第二电阻(R2)、第四电阻(R4)、第六电阻(R6)、第八电阻(R8)、第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)，第二电容(C2)，第一双极结型三极管(Q1)、第二双极结型三极管(Q2)、第三双极结型三极管(Q3)和第七稳压管(D7)组成；第八电阻(R8)、第二电容(C2)并联后一端接逻辑触发信号，一端接第十一电阻(R11)和第三双极结型三极管(Q3)的基极，第十一电阻(R11)的另一端接地；第四电阻(R4)一端接整流电路输出，另一端接第六电阻(R6)和第一双极结型三极管(Q1)的基极，第六电阻(R6)的另一端接第三双极结型三极管(Q3)的集电极；第二电阻(R2)一端接整流电路输出，另一端接第一双极结型三极管(Q1)的发射极和第二双极结型三极管(Q2)的集电极；第一双极结型三极管(Q1)的集电极接第二双极结型三极管(Q2)的基极和第十二电阻(R12)，第十二电阻(R12)的另一端接地；第二双极结型三极管(Q2)的发射极接第七稳压管(D7)的阴极，第七稳压管(D7)的阳极接地；第七稳压管(D7)两端电压为触发电压。
4、按照权利要求1所述的电路，其特征在于，全关断检测电路由全关断检测电路的模拟电路部分和全关断检测电路的数字电路部分组成；全关断检测电路的模拟电路部分由第一电阻(R1)、第五电阻(R5)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)，第五二极管(D5)，第四稳压管(D4)、第六稳压管(D6)、第二MOS型三极管(M2)和或门(U1B)组成；第五电阻(R5)一端接降压电路的输出，另一端接或门(U1B)的第一输入端和第二MOS型三极管(M2)的漏极，第十电阻(R10)一端接第五二极管(D5)的阴极和或门(U1B)的第二输入端，另一端接地；第一电阻(R1)一端接外部晶闸管阻容吸收电路，另一端分别接第四二极管(D4)的阳极、第五二极管(D5)的阳极、第九电阻(R9)的一端和第二MOS型三极管(M2)的栅极，第九电阻(R9)另一端、第二MOS型三极管(M2)源极和第六二极管(D6)阳极一起接地，第四二极管(D4)和第六二极管(D6)阴极互连；或门(U1B)输出为电压检测信号；全关断检测电路的数字电路部分是一个逻辑电路；逻辑电路的第一输入端接或门(U1B)输出的电压检测信号，第二输入端接外部控制系统输入的触发信号，逻辑电路输出为逻辑触发信号和晶闸管的通断信号。
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