CN109714034A - 自动跟踪可控硅准电流过零触发控制方法和电路 - Google Patents

Abstract

一种自动跟踪可控硅准电流过零触发控制方法和电路，用电压/电流传感器跟踪可控硅导通“0”、关断“1”的方法提取控制信号，并且对提取的信号进行处理后，控制触发双向可控硅或由两个单向反接的可控硅的方法，使可控硅无论是在电阻负载、电感负载还是电容负载中都能够实现可控硅在电流过零点附近进行转换。其优点是抗干扰能力极强、没有电流转换时的冲击，没有过电压的产生，没有电流电压换相时的时间间断，没有干扰辐射源的产生，不改变电路的功率因数，既提高了可控硅运行的可靠性，又使可控硅和设备安全、稳定、可靠的工作和运行。

Description

自动跟踪可控硅准电流过零触发控制方法和电路

技术领域

本发明涉及一种自动跟踪可控硅准电流过零触发控制方法和电路，主要用于双向可控硅或由两个单向可控硅反接组成的换相和转接电路中的可控硅在电流过零时的通断转换控制。

背景技术

在交流电路中，电压、电流每半周要自然过零一次，如果电压过零或者电流过零迅间接通或断开，将输出完整的正弦波。这种开关式的控制方式与相位式的控制方式(控制角在0～π范围)相比，由于可控硅输出的是连续完整的正弦波，不存在波形畸变、避免了大量谐波干扰和功率因数变化等问题，在需要整周波控制的电路中，能够达到连续控制的效果，因此具有性能好、用途广、不产生“电网公害”等优点。

这种电压过零触发或者电流过零触发可控硅的控制方法，在无触点换挡调压、调光、调功、电动机正反转动转换、电机无极调速控制等领域得到了广泛的应用。在上述这些应用中，这两种常用的触发控制方式：一种是从电压源获取电压波形过零的同步触发控制方式，另一种是通过电流互感器、回路串联电阻、二极管取样、光电管取样、计算机取样等方法检测电流过零点时的电压信号获取电流过零的同步触发控制方式。用现有这两种电压和电流过零点的信号取得同步脉冲方法控制可控硅导通和截止，都存在不同的不足或弊端，分别说明如下。

1、电压过零触发控制方式：

可控硅交流无触点电压过零控制在电阻性负载中得到了广泛的应用，常用的电热阻性负载由于流过可控硅的电流与电压的相位是一致的，就是说阻性负载中电压过零时，同时电流也过零，电流和电压等相位，过零的相位交换点非常平滑，这时电压过零触发方式其性能十分优良、工作可靠，在电阻类负载中得到了非常广泛的应用。

但是在感性负载时,电路对可控硅的触发控制要求比较严格,如果采用电压过零触发方式,在可控硅电压过零时关断可控硅，由于电感负载时在电压过零时，可控硅流过的电流滞后于电压，电压过零了但电流还在继续流通，这时则会出现一些不同于电阻负载的新情况。这就使得在电感负载工作时不能够可靠使用电压过零的触发方式工作。

a、感性负载在电压过零时由于电流的相位滞后，在其电压过零时流过可控硅的电流还没有结束，这时会出现两个可控硅同时打开，造成两个可控硅电流短路而瞬间损坏可控硅。如果短路时间短或者可控硅的电流过载余量大，则前面导通的可控硅瞬间关断产生的冲击电流也会出现很大的冲击电流，这个冲击电流会产生很高的峰值电压，这个峰值电压往往超过可控硅的击穿电压，这个电压能量较大时，仅靠一般的阻容吸收是远远吸收不掉的，有时就要借助大电流、高电压的压敏电阻进行吸收。我们都知道，再大的压敏电阻吸收电流的次数也是非常有限的，尤其是吸收的电流越大，其吸收次数的寿命越短。反复出现过流过压的现象时，靠压敏电阻吸收大能量的峰值是非常不可靠的。

b、变压器类感性负载在电压过零时关断可控硅，由于电流的相位滞后于电压，在可控硅电流没有过零时前一可控硅不能关断，待其电流结束后需要被打开的可控硅又错过了打开的触发时间，这时候就会出现丢失半个电源周波情形出现，由于丢掉了半个正波或者半个负波，待到下一个半波到来时会重复前可控硅的电流相位，造成变压器减少了一个反向励磁半波，这时变压器就会单向半波重复励磁，使得双向励磁工作的变压器直流偏磁产生过饱和，这种现象就是常说的半波整流现象，过饱和严重时近似于变压器短路，其结果会造成变压器或者可控硅的同时烧毁。

2、电流过零点的同步不稳或同步跟踪的丢失：

为解决感性负载下可控硅触发控制的正常工作，常用一种在电流过零点时对可控硅进行打开和关断，这就需要对负载电流过零点进行同步跟踪，但是在初始启动阶段，电流尚小或者未达到过零点稳定时、或者电源干扰严重时，还有负载的变化使得负载电流过零点随机改变等，虽然采用了很多检测过零点的办法，且不说这些办法有的安装不方便，有的电路复杂，并且几乎都存在同步可靠性差、同步不稳定、同步点抖动或脉冲干扰的问题，这些问题有时会造成同步的丢失和紊乱，在可控硅电流过零触发控制中，任何同步丢失或者同步点不稳及同步干扰，都会对可控硅产生不同程度的过流冲击或过压反峰带来的威胁甚至烧毁设备。

发明内容

本发明的目的就是提供一种自动跟踪可控硅准电流过零触发控制方法，以解决现有技术中可控硅工作在感性负载时无论采用电压过零触发控制方法还是采用电流过零触发控制方法存在的上述问题。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种自动跟踪可控硅准电流过零触发控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)初始上电准备：在可控硅控制电路刚上电时，由并联在可控硅两端的电压/电流传感器检测负载电流的过零点，将这个过零点的信号延时4～5mS后作好可控硅被打开的准备；

(2)由控制器给出需要某路可控硅打开的指令；

在打开的可控硅开通的同时，电压/电流传感器检测打开的某路可控硅电压降低的信号“0”，并进行信号整定和电压隔离后，形成可控硅的封锁控制信号，该封锁控制信号封锁其它各路可控硅使这些被封锁的各路可控硅不再被打开，并在这些被封锁的各路可控硅准电流过零点时如果仍然为“0”，则使这些被封锁的各路可控硅在接下来的第一个正弦半周期仍然保持起开通状态；再下一个准电流过零点时如果仍然为“0”，则使其在第二个正弦半周期仍然保持其开通状态，并继续对其它所有可控硅进行封锁；只要检测到已经开通的某路可控硅两端总为“0”，所述的封锁控制信号对打开的某路可控硅通道继续开放，对其他可控硅通道全部封锁，保证了唯一一个可控硅通道的开通；

(3)当控制器发出关断这个开通的可控硅而打开其它可控硅的指令时，则控制上述被打开的可控硅通过的电流在准过零点时关断；电压/电流传感器检测到这路可控硅电压信号为“1”，并进行信号整定和电压隔离后，形成可控硅的解封锁控制信号，该解封锁控制信号使所有可控硅处于待打开状态，并使新的也是唯一一路的控制指令打开对应的可控硅；这个被打开可控硅两端电压为“0”，并发出封锁信号对除此自身以外的可控硅全部进行封锁，不再允许其它可控硅再开；新打开的可控硅被打开后其通过的电流在准过零点时如果没有接收到关断的指令，其两端的电压/电流传感器会检测到信号仍然为“0”，则继续使其在下一个正弦半周期保持继续打开，直到需要打开另外的可控硅的新的指令到来；

(4)重复步骤(2)和(3)，实现自动跟踪可控硅准电流过零触发控制。

一种实现所述的用自动跟踪可控硅准电流过零触发控制方法的电路，包括带不同电压抽头的电源变压器以及分别使输入交流电源连接在变压器不同电压抽头输入端之间的多路可控硅，各可控硅的控制端分别与一控制电路的控制输出端连接；该可控硅为双向可控硅或由两个单向可控硅反接组成的双向可控硅，其特征在于，所述的控制电路包括数据采集和指令控制电路、可控硅封锁和解封锁电路、可控硅准电流过零触发输出控制电路、可控硅电压隔离和开关驱动电路、电压/电流传感器、可控硅通断识别及信号整定和电压隔离电路、可控硅的封锁和解封锁控制电路、可控硅连续工作和相互转换的识别及锁存电路和电源启动时准电流过零延时同步电路，数据采集和指令控制电路的输入端与电源输入端连接进行电压值采样，该数据采集和指令控制电路的多路输出端分别与可控硅封锁和解封锁电路的多路输入端对应连接，后者的多路输出端与可控硅准电流过零触发输出控制电路的多路输入端对应连接，该可控硅准电流过零触发输出控制电路的多路输出端分别与一个可控硅电压隔离和开关驱动电路的输入端连接，后者的两个输出端分别与一个该可控硅的阴极和控制端连接；

在每一可控硅的两端均并联一电压/电流传感器，后者的输出端依次串联可控硅通断识别及信号整定和电压隔离电路和可控硅的封锁和解封锁控制电路后，分别与可控硅连续工作和相互转换的识别及锁存电路的一路输入端连接，后者的多路输出端分别与该可控硅封锁和解封锁电路的多路控制端对应连接；

在任意一个该电压/电流传感器的输出端与电源启动时准电流过零延时同步电路的输入端连接，后者的输出端与所述的数据采集和指令控制电路的延时控制端连接。

所述的数据采集和指令控制电路由依次连接的数据采集器、比较器和锁存器组成，该锁存器的控制端作为所述的延时控制端，与所述的电源启动时准电流过零延时同步电路的输出端连接。

所述的可控硅封锁和解封锁电路采用锁存器；所述的可控硅准电流过零触发输出控制电路采用缓冲/驱动器；所述的可控硅电压隔离和开关驱动电路采用光电耦合触发器；所述的电压/电流传感器采用电压/电流互感器PT或由电流互感器CT、电阻R或电容C组成的取样电路组成；所述的可控硅的封锁和解封锁控制电路和电源启动时准电流过零延时同步电路分别采用时基触发器；所述的可控硅连续工作和相互转换的识别及锁存电路采用与非门。

所述的可控硅通断识别及信号整定和电压隔离电路由依次连接的整流滤波电路、比较器和光电隔离器组成。

本发明与传统的可控硅电压过零同步触发控制方法和可控硅电流过零同步控制方法相比较具有如下增益：

(1)、自动跟踪可控硅准电流过零触发控制方法的取样方法不同于常规的电压同步和电流同步的过零点检测方法，它是用可控硅阳极和阴极两端的电压电流传感器对可控硅两端的电压进行检测，它在可控硅导通时判定信号为“0”，在可控硅准电流过零时判定为“1”，这种判定方法界限分明、准确可靠，是理论上认为最可靠的方法之一，由此就有避免误判的可能，用此作为可控硅准电流过零时触发控制依据准确、可靠性好。

(2)、用可控硅上通过的电流小于维持电流开始后，以过零后可控硅的掣住电流这个时间段前的时间(准电流过零)作为判断可控硅关断“1”的依据，虽然不是理论上的过零点，但是它是实际可控硅在工作中真正的过零关断时间段，它真实、准确、稳定、可靠，理论上不会受到其它电信号和过零点电压抖动的干扰，是作为高稳定性可控硅过零触发控制的较好的方法。

(3)、用可控硅上通过的电流小于维持电流开始后，以过零后可控硅的掣住电流这个时间段的时间作为判断可控硅关断“1”的准电流过零作为可控硅过零触发控制，这个准电流过零是工作时电路中流过的真正的零电流时间段，这个时间段自动随着电路实际工作电流的超前或滞后变化而变化，属于自动跟踪相位的过零变化而变化，它永远和“电流过零”处于真正的同步状态，用其作为可控硅过零触发，不会出现“失步”和“同步不稳”的误触发情况。

(4)、用准电流过零触发可控硅配合自取电触发可控硅，在可控硅过流换向过零点时波形连续、平滑，没有附加谐波干扰，使电源保持绿色供电。

(5)、用准电流过零触发可控硅，在可控硅之间互相转换时出现的交越失真时间过零段，根据可控硅上所加电压的高低不同，在几十微秒到几百微秒之间，这个时间对可控硅互相转换基本可以认为是连续的。

(6)、用自动跟踪可控硅准电流过零触发控制的方法，由于过零点检测控制时间准确，可控硅过零点时换相和可控硅相互转换时都在电流零点附近进行，可控硅没有连续和瞬时电流的冲击，其两端也不会存在由电流冲击而产生的过电压冲击影响，换相和相互转换时都在没有电流流通的电流过零时进行，没有电流冲击的平稳转换过程，对可控硅的可靠工作和使用寿命延长起到了极大的保护作用。

(7)、用自动跟踪可控硅准电流过零触发控制的方法控制可控硅的导通和关断，配以附图中的各种封锁和准时解锁电路，在电路工作时，被打开的第一个可控硅打开后，马上使其它所有可控硅的触发电路处于封锁状态，不准再有其它任何可控硅打开，保证了其打开的可控硅开通的唯一性，不会存在任何时间段出现两个及以上可控硅误触发造成短路和过流情况的发生。

(8)、当指令开通的可控硅打开后，根据传感器给出的信号，封锁其它可控硅的触发控制信号的同时，等待控制指令的变化。如果控制指令没有发出关断本路可控硅、开通其它可控硅的指令，本可控硅将等待本周期相位在下一个准过零点后，连续转换到反向相位继续开通本可控硅，使其不会产生在准过零点时电流出现断续现象。

(9)、开通的可控硅直到接收到关断指令，这时会准备好要打开的某路可控硅的指令，但这时的指令在封锁信号的控制下都不会执行动作。开通的可控硅等到其通过的电流在准电流过零到来后，因为没有了打开指令，它会即刻关闭。

(10)、这个可控硅关闭后，所有可控硅就都处于关断状态，准电流过零后其传感器共同发出的“1”信号，使封锁电路解锁，封锁解锁的同时，新指令的可控硅打开，新打开的可控硅打开后发出“0”信号封锁其它所有可控硅不能够再有开通信号或干扰、电路抖动等无关信号的通过，这样即完成了转换的交接，又避免了任何可能出现的误触发和过零点时由于零点附近的干扰对转化造成的影响。

(11)、一个可控硅从准电流过零时的关断到另一个可控硅由关断转为导通，电压、电流传感要等待前一可控硅准电流过零后按照正弦波的换相后电压上升的规律，这一个时间段会在电流过零点上出现一个短时间的电流等待，这个等待时间根据施加在可控硅上的电源电压不同而不同，一般都在几十微秒到几百微秒之间，这个等待时间是在所有可控硅都没有电流流通时进行的，所以不会产生关断反冲击电流，和由此电流产生的反峰冲击电压，有效的保护了可控硅安全可靠的转换交接。同时几十微秒到几百微妙在零电流时中断，由于相对时间较短，也接近于电流的连续转换，对很多电路来说不会影响其正常工作。

(12)、新的指令开通的可控硅导通后，迅速发出“0”的信号，这个“0”的信号即刻把其它可控硅的触发信号通路封锁。从新打开可控硅的开通到发出封锁指令的锁定时间一般在几十纳秒到一百纳秒，这个高速封锁信号几乎能够避免大部分干扰对开通的可控硅造成的干扰和影响，可以有效的避免干扰严重的环境下工作的可控硅在进行互换转换时造成的可控硅转换颠覆。

附图说明

图1是本发明控制电路一个实施例的整体电路构成框图；

图2是图1中数据采集和指令控制电路1的电路构成框图；

图3是图1中可控硅通断识别及信号整定和电压隔离电路7的电路构成框图。

附图标记说明：1、数据采集和指令控制电路，2、可控硅封锁和解封锁电路，3、可控硅准电流过零触发输出控制电路，4、可控硅电压隔离和开关驱动电路(共五路，分别用标记CF1-CF5表示)，5、可控硅(共五路，分别用标记SCR1～SCR5表示)，6、电压/电流传感器(共五路，分别用标记PC1～PC5表示)，7、可控硅通断识别及信号整定和电压隔离电路(共五路，分别用标记VI1～VI5表示)，8、可控硅的封锁和解封锁控制电路(共五路，分别用标记FSJS1～FSJS5表示)，9、可控硅连续工作和相互转换的识别及锁存电路，10、电源启动时准电流过零延时同步电路。

具体实施方式

参见图1-图3，本发明一种自动跟踪可控硅准电流过零触发控制电路(抽头稳压电源)的实施例，包括带不同电压抽头的电源变压器以及分别使输入交流电源连接在其不同输入电压抽头输入端之间的多路可控硅，通过开关不同的可控硅用于进行输入电压调整使之保持输出电压的相对稳定。各可控硅的控制端分别与一控制电路的控制输出端连接；该可控硅为双向可控硅或由两个单向可控硅反接组成的双向可控硅，其特征在于，所述的控制电路包括数据采集和指令控制电路1、可控硅封锁和解封锁电路2、可控硅准电流过零触发输出控制电路3、可控硅电压隔离和开关驱动电路4、电压/电流传感器6、可控硅通断识别及信号整定和电压隔离电路7、可控硅的封锁和解封锁控制电路8、可控硅连续工作和相互转换的识别及锁存电路9和电源启动时准电流过零延时同步电路10，数据采集和指令控制电路1的输入端与电源连接，多路输出端分别与可控硅封锁和解封锁电路2的多路输入端对应连接，后者的多路输出端与可控硅准电流过零触发输出控制电路3的多路输入端对应连接，该可控硅准电流过零触发输出控制电路3的多路输出端分别与一个可控硅电压隔离和开关驱动电路4的输入端连接，后者的两个输出端分别与一个该可控硅的阴极和控制端连接；

在每一可控硅的两端均并联一电压/电流传感器6，后者的输出端依次串联可控硅通断识别及信号整定和电压隔离电路7和可控硅的封锁和解封锁控制电路8后，分别与可控硅连续工作和相互转换的识别及锁存电路9的一路输入端连接，后者的多路输出端分别与该可控硅封锁和解封锁电路2的多路控制端对应连接；

在任意一个该电压/电流传感器6的输出端与电源启动时准电流过零延时同步电路10的输入端连接，后者的输出端与所述的数据采集和指令控制电路1的延时控制端连接。

参见图2，所述的数据采集和指令控制电路1由依次连接的数据采集器、比较器和锁存器组成，该锁存器的控制端作为所述的延时控制端，与所述的电源启动时准电流过零延时同步电路10的输出端连接。

参见图3，所述的可控硅通断识别及信号整定和电压隔离电路7由依次连接的整流滤波电路、比较器和光电隔离器组成。

本发明的可控硅封锁和解封锁电路2采用与门电路CD4081组成选通(解封锁)和封锁电路；所述的可控硅准电流过零触发输出控制电路3采用缓冲/驱动器由ULN2804组成；所述的可控硅电压隔离和开关驱动电路4采用光电耦合触发器；所述的电压/电流传感器6采用电压互感器PT(如HPT225型电压/电流传感器)；所述的可控硅的封锁和解封锁控制电路8和电源启动时准电流过零延时同步电路10分别采用时基触发器NE555定时电路组成；所述的可控硅连续工作和相互转换的识别及锁存电路9采用与非门组合而成。所述的电压/电流传感器6也可采用电流互感器CT、电阻R或电容C组成的常规的取样电路。

本发明通过从可控硅阳极和阴极导通和关断时提取可控硅触发信号的控制方法，用电压/电流传感器6跟踪可控硅5导通“0”、关断“1”的方法提取控制信号，并且对提取的信号进行处理、转换、互锁、保存等一系列的处理后，控制触发可控硅5的方法，使可控硅无论是在电阻负载、电感负载还是电容负载中都能够实现在电流过零点附近进行转换。这种转换控制方法使可控硅连续工作时，波形连续不间断，可控硅互相转换工作时，在过零点附近以极短的时间实现可控硅的通断转换，接近于在过零点的连续转换。这种可控硅触发控制方法能够自动跟踪电路中电流过零点的变化状态，无论负载中电流和电压同相的电阻负载，电流超前于电压的容抗负载，还是电流滞后于电压的感抗负载，都能够从电压/电流传感器6的电压、电流的通断状态上反映出来并进行不间断跟踪，可控硅5导通后的每一次电流过零点，都由电压/电流传感器6进行跟踪确认，确认其在电流过零点没有可控硅互换指令时，就由其自取电电流打开过零后的另半个正弦周期继续开通。当开通可控硅由数据采集和指令控制电路1发出关断这个可控硅的指令并同时发出打开另一只可控硅的指令后，可控硅5在其下一个准电流过零点立刻关断，这个可控硅5一旦关断，电压/电流传感器6的电压信号立刻升高，这个升高的电压信号，即刻指令“可控硅封锁和解封锁电路2”解除封锁，打开新的要开通的可控硅，新打开的可控硅重复前可控硅的开、断过程，完成一个转换周期。

这种自动跟踪可控硅准电流过零触发控制信号进行转换处理后控制可控硅的关断和导通其抗干扰能力极强、各种转换都在电路电流的过零点时进行，没有电流转换时的冲击，没有过电压的产生，没有电流电压换相时的时间间断，没有干扰辐射源的产生，不改变电路的功率因数，既提高了可控硅运行的可靠性，又使可控硅和设备安全、稳定、可靠的工作和运行。

可控硅最基本的特性中有一项重要特性：只要触发条件适合，可控硅在正弦波半个周期内(180°)任意时刻都可以开通，但是关断时必须是正弦波的过零点及过零点以后反向电流，过零点及以后的反向电流会对导通的可控硅进行关断，我们所说的电流过零点只是理论值，实际上，可控硅的导通电流只要是小于维持电流IH，可控硅立即关断。当可控硅流过的电流达到掣住电流IL时,可控硅才又开始导通而通过电流，可控硅在流过电流小于维持电流到开始导通这一段时间内，电流都为零，而由于可控硅导通时小于维持电流的关断到掣住(注：可控硅开通时的电流在去掉触发控制信号后达到稳定开通时的电流，叫掣住电流)电流开通之间的零电流轴线把理论上正弦波的过零的时间点包括在其中，它在可控硅电流过零轴线交叉时间比理论上的时间交叉点在时间轴上要延长一段很小的时间，为了同通常的电流过零触发控制的理论上的电流过零点进行区分，在此我们把它叫做‘准电流过零’，它是一个时间较短的零电流时间段。由于可控硅的维持电流和掣住电流相对比可控硅工作时流过的电流要小很多，常用的千安培以下标称的可控硅其维持电流大多为几十毫安到几百毫安，掣住电流最高也就在1A～2A的范围内，相对于几十、几百、上千安培的工作电流是很小的，关断的时间段也是很短的，所以可控硅的准电流过零时间和可控硅的理论电流过零时间点是很近似的。

当可控硅被触发电流打开后，如果控制触发信号一直保持，则可控硅就会按照正弦电流的连续运行规律正负周期交替的导通运行下去，可控硅在导通中如果使可控硅去掉控制信号，可控硅并不立即关断，而是在可控硅通过的电流小于其维持电流进入准电流过零点时，可控硅才会关断。

综上所述，可控硅工作时最明显的状态是可控硅导通时其阳极和阴极两端的电压很低，通常可控硅正向导通电压大都低于1伏左右。而可控硅电流在准过零点关断时，可控硅阳极和阴极两端电压就是施加在其上按照正弦规律变换的交流电压值。本发明就是通过检测可控硅阳极和阴极两端的电压低于某一定值，判断可控硅是在导通“0”。通过检测可控硅在通过准电流过零点后，这个可控硅由于撤掉了控制信号关断，其阳极和阴极两端的电压由于可控硅关断而升高，当这个电压高于某一定值时，就可判断可控硅已经稳定关断，并用信号“1”代表。本发明利用电压/电流传感器6检测这个信号是“0”、还是“1”，就可以准确判断可控硅是处于导通还是关断的状态，用电路自动跟踪这个“0”、“1”信号，用其判别、并控制可控硅的连续开通或是两个可控硅之间互相进行转换的方法，在正弦电流、电压相位无论一致还是不一致时，相位无论是超前或者滞后，尤其是对负载相位随机变化或通常在电流过零同步触发不稳定地应用场合，都能够准确、无误地保证在可控硅没有电流流过的时间零点上进行换相和转换，对可控硅安全、可靠的工作非常有利。

参见图1，本发明的工作原理说明如下：

(1)、当电路刚上电，数据采集和指令控制电路1(SCZL)输出控制的指令还没有发出时，由于所有可控硅5(SCR1～SCR5)还都处于关断状态，其阳极和阴极两端都是高电压。由电压/电流传感器6(PC1～PC5)给出的高电压信号通过可控硅通断识别及信号整定和电压隔离电路7(VI1～VI5)进行可控硅的通、断识别和电压隔离，然后送给可控硅的封锁和解封锁控制电路8(FSJS1～FSJS5)的都是封锁解除信号，然后由可控硅连续工作和相互转换的识别及锁存电路9(ZSHS)输出开放信号，再通过可控硅封锁和解封锁电路2(TDFSJS)对各路可控硅的控制信号进行封锁解除，使其全部进入开机待命状态，这时开机信号指令还要检测电压/电流传感器6(图中为第四路电压/电流传感器PC4)输出的负载电流的过零点，该(过零点)信号输入到电源启动时准电流过零延时同步电路10，由后者将这个过零点的信号延时4～5mS后，才开始将其输送到数据采集和指令控制电路1的控制端，触发数据采集和指令控制电路1送出指定某一路开通的指令。在这里，数据采集和指令控制电路1送出的指令信号之所以有4～5mS延时时间，是因为在可控硅工作在重负载大电流的情况下，首次供给负载的电流是一个单向半周波电流，这个单向半周波对于较大电流带铁芯的感性负载，存在一个单方向励磁的电流冲击，这个单方向电流有时会产生励磁饱和而不利于可控硅和负载电路的安全运行。这个延时时间可以有效减小或者消除开始上电的第一个单向周波产生的负载的过电流冲击，这个延时后的波峰过后，才算完成了本电路的初始上电准备工作。

(2)、当数据采集和指令控制电路1指令给出需要某路可控硅5打开的指令后(这个指令在各路可控硅的触发控制中仅有唯一一路是开通的)，例如是给第一路可控硅SCR1的开通指令，由于可控硅封锁和解封锁电路2各通道可控硅的封锁和解封锁的各路都处于解禁状态，这个给可控硅SCR1的指令通过电源启动时准电流过零延时同步电路10的过零点信号延时4～5mS后，通过可控硅封锁和解封锁电路2和电流过零触发输出控制电路3的‘1’通道由可控硅电压隔离和第一路的开关驱动电路4(CF1)触发使第一路的可控硅SCR1打开。

(3)、第一路的可控硅SCR1打开后，其阳极、阴极两端的电压/电流传感器PC1立即将可控硅SCR1电压降低的信号“0”送到可控硅通断识别及信号整定和电压隔离电路7，进行可控硅开通、关断识别、信号整定和电压隔离电路后，送入可控硅的封锁和解封锁控制电路8经可控硅的封锁和解封锁控制指令送入可控硅连续工作和相互转换的识别及锁存电路9，由可控硅连续工作和相互转换的识别并进行锁存。

(4)、由于可控硅连续工作和相互转换的识别及锁存电路9收到的是第一路可控硅SCR1两端电压降低的“0”信号，则判断出这个可控硅已经开通，于是发出信号，对可控硅封锁和解封锁电路2中的‘1’通道对应的第一路可控硅SCR1通道继续开放，对其他四路可控硅SCR2～SCR5通道全部封锁，不允许前面任何指令、转换或者干扰信号通过封锁的电路，保证了第一路可控硅SCR1这个唯一一个通道的开通要件。

(5)、当数据采集和指令控制电路1指令使第一路可控硅SCR1打开后，由于其它原因的干扰、指令错乱，又出现了打开其它通道可控硅的指令(此处是假设，因为正常情况不会出现)，由于第一路可控硅SCR1给出的封锁指令没有解除，所以除第一路可控硅SCR1外的其他可控硅都没有打开的可能，避免了指令短时抖动、错乱或者干扰源的错误触发造成的可控硅开、关冲突。

(6)、当数据采集和指令控制电路1指令使第一路可控硅SCR1打开后需要继续让其连续工作，第一路可控硅SCR1的自取电触发电流使可控硅通过其电流在小于维持电流时的完全关断和在掣住电流时完全打开时工作，所以电路无论是感性负载的电流滞后于电压，还是容性负载电流超前于电压，或是电阻负载时电流和电压同相位，都是在正弦波电流的自然换相理论过零点附近进行转换，极其接近正弦电流的自然过零点，其输出的是比较接近严格的正弦波，没有附加的电源波形畸变引起的功率因数的改变。

第一路可控硅SCR1在连续转换时其两端传感器给出的“0”信号经过其后的电路一直封锁其他四路可控硅SCR2～SCR5，使其没有触发信号通过，这就保证了第一路可控硅SCR1打开的唯一性。

(7)、当数据采集和指令控制电路1指令使第一路可控硅SCR1打开后需要改换其它(比如第三路可控硅SCR3)路的可控硅工作，就会发出关断第一路可控硅SCR1、打开第三路可控硅SCR3的信号指令，这时的第一路可控硅SCR1仍然不能够关断，第一路可控硅SCR1发出的封锁指令也仍然不能够让其他四路可控硅SCR2～SCR5改变其关闭状态，因为这时的第一路可控硅SCR1虽然失去了打开指令的触发电压，但是流过第一路可控硅SCR1的电流还没有下降到维持电流以下，要等到第一路可控硅SCR1的下降电流小于维持电流时的准电流过零点，第一路可控硅SCR1才能够可靠关断。

(8)、当第一路可控硅SCR1关断后，给出信号“1”，这个信号依次经过可控硅通断识别及信号整定和电压隔离电路7、可控硅的封锁和解封锁控制电路8送到可控硅连续工作和相互转换的识别及锁存电路9，后者发出可控硅互换开通的信号，这个信号对可控硅封锁和解封锁电路2各通道可控硅解除封锁。这时由于数据采集和指令控制电路1发出的指令信号只有唯一的打开第三路可控硅SCR3的信号指令，于是通过可控硅准电流过零触发输出控制电路3的‘3’通道、第三路的可控硅电压隔离和开关驱动电路4(CF3)通道，使第三路可控硅SCR3迅速开通。

(9)、第三路可控硅SCR3可控硅开通后，由第三路的电压/电流传感器6(PC3)发出‘0’信号，这个信号通过第三路的可控硅通断识别及信号整定和电压隔离电路7(VI3)、可控硅的封锁和解封锁控制电路8(FSJS3)后，由第三路的可控硅连续工作和相互转换的识别及锁存电路9(ZSHS)发出对可控硅封锁和解封锁电路2中除去‘3’通道以外的‘1’、‘2’、‘4’、‘5’各通道发出封锁指令，不允许‘1’、‘2’、‘4’、‘5’各通道有任何开通信号通过，保证了第三路可控硅SCR3唯一一个通道的开通要件。

(10)、第三路可控硅SCR3可控硅开通后，其过程重复(6)中工作过程。由自动跟踪可控硅准电流过零触发控制第三路可控硅SCR3连续工作和控制第三路可控硅SCR3同其它可控硅的相互转工作。

Claims (5)

1.一种自动跟踪可控硅准电流过零触发控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)初始上电准备：在可控硅控制电路刚上电时，由并联在可控硅两端的电压/电流传感器检测负载电流的过零点，将这个过零点的信号延时4～5mS后作好可控硅被打开的准备；

(2)由控制器给出需要某路可控硅打开的指令；

在打开的可控硅开通的同时，电压/电流传感器检测打开的某路可控硅电压降低的信号“0”，并进行信号整定和电压隔离后，形成可控硅的封锁控制信号，该封锁控制信号封锁其它各路可控硅使这些被封锁的各路可控硅不再被打开，并在这些被封锁的各路可控硅准电流过零点时如果仍然为“0”，则使这些被封锁的各路可控硅在接下来的第一个正弦半周期仍然保持起开通状态；再下一个准电流过零点时如果仍然为“0”，则使其在第二个正弦半周期仍然保持其开通状态，并继续对其它所有可控硅进行封锁；只要检测到已经开通的某路可控硅两端总为“0”，所述的封锁控制信号对打开的某路可控硅通道继续开放，对其他可控硅通道全部封锁，保证了唯一一个可控硅通道的开通；

(3)当控制器发出关断这个开通的可控硅而打开其它可控硅的指令时，则控制上述被打开的可控硅通过的电流在准过零点时关断；电压/电流传感器检测到这路可控硅电压信号为“1”，并进行信号整定和电压隔离后，形成可控硅的解封锁控制信号，该解封锁控制信号使所有可控硅处于待打开状态，并使新的也是唯一一路的控制指令打开对应的可控硅；这个被打开可控硅两端电压为“0”，并发出封锁信号对除此自身以外的可控硅全部进行封锁，不再允许其它可控硅再开；新打开的可控硅被打开后其通过的电流在准过零点时如果没有接收到关断的指令，其两端的电压/电流传感器会检测到信号仍然为“0”，则继续使其在下一个正弦半周期保持继续打开，直到需要打开另外的可控硅的新的指令到来；

(4)重复步骤(2)和(3)，实现自动跟踪可控硅准电流过零触发控制。

2.一种实现权利要求1所述的用自动跟踪可控硅准电流过零触发控制方法的电路，包括带不同电压抽头的电源变压器以及分别使输入交流电源连接在变压器不同电压抽头输入端之间的多路可控硅，各可控硅的控制端分别与一控制电路的控制输出端连接；该可控硅为双向可控硅或由两个单向可控硅反接组成的双向可控硅，其特征在于，所述的控制电路包括数据采集和指令控制电路(1)、可控硅封锁和解封锁电路(2)、可控硅准电流过零触发输出控制电路(3)、可控硅电压隔离和开关驱动电路(4)、电压/电流传感器(6)、可控硅通断识别及信号整定和电压隔离电路(7)、可控硅的封锁和解封锁控制电路(8)、可控硅连续工作和相互转换的识别及锁存电路(9)和电源启动时准电流过零延时同步电路(10)，数据采集和指令控制电路(1)的输入端与电源输入端连接进行电压值采样，该数据采集和指令控制电路(1)的多路输出端分别与可控硅封锁和解封锁电路(2)的多路输入端对应连接，后者的多路输出端与可控硅准电流过零触发输出控制电路(3)的多路输入端对应连接，该可控硅准电流过零触发输出控制电路(3)的多路输出端分别与一个可控硅电压隔离和开关驱动电路(4)的输入端连接，后者的两个输出端分别与一个该可控硅的阴极和控制端连接；

在每一可控硅的两端均并联一电压/电流传感器(6)，后者的输出端依次串联可控硅通断识别及信号整定和电压隔离电路(7)和可控硅的封锁和解封锁控制电路(8)后，分别与可控硅连续工作和相互转换的识别及锁存电路(9)的一路输入端连接，后者的多路输出端分别与该可控硅封锁和解封锁电路(2)的多路控制端对应连接；

在任意一个该电压/电流传感器(6)的输出端与电源启动时准电流过零延时同步电路(10)的输入端连接，后者的输出端与所述的数据采集和指令控制电路(1)的延时控制端连接。

3.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述的数据采集和指令控制电路(1)由依次连接的数据采集器、比较器和锁存器组成，该锁存器的控制端作为所述的延时控制端，与所述的电源启动时准电流过零延时同步电路(10)的输出端连接。

4.如权利要求1所述的自动跟踪可控硅准电流过零触发控制方法，其特征在于，所述的可控硅封锁和解封锁电路(2)采用锁存器；所述的可控硅准电流过零触发输出控制电路(3)采用缓冲/驱动器；所述的可控硅电压隔离和开关驱动电路(4)采用光电耦合触发器；所述的电压/电流传感器(6)采用电压/电流互感器PT或由电流互感器CT、电阻R或电容C组成的取样电路组成；所述的可控硅的封锁和解封锁控制电路(8)和电源启动时准电流过零延时同步电路(10)分别采用时基触发器；所述的可控硅连续工作和相互转换的识别及锁存电路(9)采用与非门。

5.如权利要求1所述的自动跟踪可控硅准电流过零触发控制方法，其特征在于，所述的可控硅通断识别及信号整定和电压隔离电路(7)由依次连接的整流滤波电路、比较器和光电隔离器组成。