一种晶闸管移相触发电路和该触发电路与晶闸管的集成模块制造技术

一种移相晶闸管触发电路，包括一个同步信号取样电路，一个波形整形、积分、比较电路，一个高频调制脉冲分配电路，一个功放高频脉冲整流输出电路，其特征在于，所述同步信号取样电路包括变压器，其次级电感与一电容组成ＬＣ谐振回路，用于选出（经变压器耦合）来自主电路的同步信号。该触发电路与一晶闸管主电路连接可形成一体化的晶闸管集成模块。该模块体积小，抗干扰能力强，无相序、相数要求，电压适应范围宽。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及晶闸管及其触发电路，具体地，涉及一种用于晶闸管的新型的小型化触发电路以及将该触发电路与晶闸管集成为一体的晶闸管模块。晶闸管变流设备具有效率高、节能效果好、控制特性好、寿命长等优点，广泛应用到电力、冶金、机械、化工、交通等领域，但是它的开发应用还远未达到应有的程度。这主要是因为晶闸管变流是一个复杂系统，要建立这样一个系统，工作量大且非常复杂、非专业技术人员不能胜任。因此大大阻碍了它的应用。如果能将这一复杂系统简化为一个组件模块，人们在使用晶闸管时就变得非常简单，其应用也将迅速推广开来。晶闸管变流设备主要由二部分组成，一部分为晶闸管主电路系统，可按不同需要将晶闸管进行安装、连线。另一部分为触发系统，即改变控制角对主电路晶闸管门极进行触发，从而控制主电路负载的电压和电流，达到变流的目的。多年来，触发系统的工作原理没有发生大的变化，现在市售的产品(如北京半导体器件二厂，西安科谊电子有限公司)的工作原理仍然同教科书《电力电子技术》(丁道宏主编航空工业出版社一九九二年六月)的教导相同。这些传统的触发系统包括一个同步信号取样电路。积分电路、比较电路和输出电路。这种系统不仅安装困难，而且由于同步电源信号输入变压器的三相平衡问题的影响，必须采用△形接法，造成整个系统必须分清相序才能正确工作。若外接电源相序发生变化，整个系统就不能正常工作。由于晶闸管在工作时会产生或受到外部干扰，而同步信号用同步变压器获取的，变压器本身不具备抗干扰性能，所以这种触发系统抗干扰性能较差。由于同步变压器有额定电压要求，所以该系统只能工作于额定电压，电压适应范围较窄。特别是对于较大功率可控硅的触发回路，同步取样变压器及各部电路体积庞大，使用不便。另外，触发脉冲的输出电路结构不合理，功耗大，体积大，成本高。晶闸管主电路和触发电路需要使用者进行安装、理相、连线、调整。该使用者还应是有经验的技术人员才能完成上述工作。为了克服上述晶闸管使用中的缺点，本专利技术的目的是提供一种小型化的晶闸管触发电路。这种触发电路采用了在同步变压器原边按Y形接法并用电阻限流，副边LC谐振选频的方式从主电路获取同步信号，这样可以采用微型同步变压器，从而大大减小了触发电路的体积，提高了抗干扰能力，扩大了电压适用范围。由于触发输出采用高频、推挽方式，减小了损耗、降低成本、体积进一步缩小。本专利技术的另一个目的是提供一种采用了上述晶闸管触发电路的晶闸管集成模块，该模块实现了同步触发电路与晶闸管的一体化，大大缩小了体积，方便使用。本专利技术的又一个目的是提供一种晶闸管与其触发电路的一体化模块，它具有无相序安装，元相数限制，极宽电压工作范围的优点。按照本专利技术的晶闸管触发电路，包括一个同步信号取样电路，用于从主电路获取正弦波同步信号；一个波形整形、积分、比较电路，用于对所述取样信号整形、积分处理产生锯齿波信号，然后与外部控制信号进行比较形成矩形波相移信号；一个高频调制脉冲分配电路，用于将所述矩形波相移信号调制成150-400KC的高频信号；一个功放高频脉冲整流输出电路，用于把调制的高频信号进行功放、整流形成晶闸管所需的触发信号。该触发电路的特征在于，所述同步信号取样电路是通过变压器耦合，并在次级以LC谐振方式组成选频回路来从主电路获取同步信号的。根据本专利技术的具有触发电路的一体化晶闸管模块，包括一个前述的晶闸管触发电路和一个含有晶闸管的主电路，主电路的晶闸管在触发电路的触发信号作用下，可输出移相调压电压。图1是本专利技术的单相半控桥式整流电路，图2是本专利技术的单相全控桥式整流电路，图3是本专利技术的三相半控桥式整流电路，图4是本专利技术的三相全控桥式整流电路，图5是本专利技术的三相全控交流调压电路，图6是本专利技术的二相零式全控交流调压电路，图7是本专利技术的单相全控交流调压电路，图8是本专利技术单相半波可控整流电路，图9a是作为本专利技术特征的同步取样信号的基本电路，图9b-g是其变形，同样可产生正常的同步信号。下面结合附图说明本专利技术的各个实施例。参见图4，这是本专利技术的一个典型实施例。图4中的虚框1-4是本专利技术晶闸管触发电路的主要结构。框1是同步信号取样电路，主电路的AC电信号经电阻R1、R2、R3限流后输入到变压器B1、B2、B3的初级。该变压器具有隔离作用，即将主电路的高压与处理同步信号的低压电路隔离开来。变压器B1、B2、B3的次级分别与电容C1、C2、C3组成谐振回路，其谐振的中心频率为50Hz或60Hz(可以根据主电路的交流频率选取相应的谐振频率)。从而通过限流耦合、谐振选频、滤波生成具有一定幅度的50Hz或60Hz正弦波。本专利技术的同步信号电路中在变压器次级特别采用了LC谐振电路，有效地增强了同步信号的幅度，滤除了干扰杂波，所以与传统的变压器耦合方式比较，大大减小变压器体积；且由于变压器初级设有限流电阻，变压器的体积可以进一步缩小。选频得到的同步信号进入框2的波形整理、积分、比较电路，整理电路将送来的同步信号经过零比较器1、2、3比较，然后输出方波脉冲，方波分别送入周期积分电路(C4、R4、C5、R5和C6、R6)，产生以下降沿为起点的锯齿波信号，该信号与来自控制端的控制信号在比较器4、5、6中进行比较，产生矩形波移相信号。该矩形波移相信号送入框3的高频调制、脉冲分配电路，被调制成150-400KC的高频信号。其中，脉冲分配器是为适应三相全控桥式整流电路或三相全控交流调压电路以及二相、单相各类全控型电路的触发而设计的。调制后的高频信号送到框4的功放、高频脉冲整流输出电路，进行功率放大。本图中采用了推挽式功放输出，也可以采用其他功放形式，只要能满足晶闸管门极触发功率的要求就可以了。功放后的信号经变压器隔离耦合输出后由一整流电路(本图中采用了桥式整流，其他整流电路也可)整流后送到相应的晶闸管门极进行触发。通过以上描述，可以看到(1)本专利技术的触发电路的同步信号电路具有限流、选频、滤波作用，抗干扰性能好，稳定可靠，且体积很小。(2)同步信号电路的次级采用LC谐振电路在主电路电压变为较低时，取出的同步信号幅度仍较大，能满足过零比较器的需要。因此本专利技术的触发电路对主电路电压的适应范围较宽。(3)由于同步信号与主电路电压相位一致，无相序问题，所以三相模块可以直接用于二相电路或单相电路。(4)触发电路的输出级采用推挽输出，触发脉冲频率提高到150-400KC，从而缩小了输出级的体积。表达了本专利技术触发电路的同步信号电路的基本电路，如图9a所示，该电路可以有许多变形，图9b-9g示出了几个变形的举例，在图9b中，变压器初级电感与一电容并联，形成谐振，具有初选同步信号的作用。图9c中，在变压器次级的LC振荡中并连一电阻，用于衰减杂波干扰信号。图9d是图9b和图9c的组合。图9e中在图9d的基础上变压器初级增加并联电阻。图9f中，限流电阻置于变压器初级的出线端。图9g中，限流电阻分设在变压器初级的前后，图9a-g的各种同步信号电路，都能正常获取同步信号。图4中，框5示出了晶闸管变流设备的主电路的一个实例，为三相全控桥式整流电路。根据本专利技术，由于触发电路体积小，抗干扰性能强，无相序要求，所以可以将触发电路与主电路组合成一体，组成一个模块。对于一个电流为75A的可控硅，组合模块的典型尺寸约为95×55×35mm3。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶闸管移相触发电路，包括一个同步信号取样电路，用于从主电路获取同步信号；一个波形整形、积分、比较电路，用于对所述获取的同步信号进行处理产生矩形波相移信号；一个高频调制脉冲分配电路，用于将所述矩形波移相信号调制成高频信号；一个功放高频脉冲整流输出电路，用于把所述调制的高频信号进行功放、整流，形成晶闸管所需的触发信号。其特征在于， 所述同步信号取样电路包括变压器，其初级可与一主电路相连，其次级与一电容组成ＬＣ谐振回路，用于选出来自主电路的同步信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹杰，
申请(专利权)人：曹杰，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]