1、1TSC 的触发电路1. 介绍晶闸管投切电容器的原理和快速过零触发要求晶闸管投切电容器组的关键技术是必须做到电流无冲击。晶闸管投切电容器组的机理如图一所示， 信息请登陆:输配电设备网当电路的谐振次数 n 为 2、3 时，其值很大。式(2)的第三项给出当触发角偏离最佳点时的振荡电流的幅值;式(2)中的第二项给出当偏离最佳予充电值时振荡电流的幅值。若使电容器电流 ic=C*du/dt=0，则 du/dt=0，即晶闸管必须在电源电压的正或负峰值触发导通投切电容器组，电容器预充电到峰值电压。触发电路的功能是：电流无冲击触发;快速投切，20ms 的动作。这个 20ms 不是得到投切命令到产生动作的时间，
2、而是从停止到再投入动作的时间为 20ms。快速反应时，在平衡补偿电路，不能出现不平衡动作，即有的相有电流，有的没有。1. 两类晶闸管的触发电路的特点和存在的问题2从同步信号的采集上，有两类晶闸管触发电路。一类为从电网电压取得同步信号，一类为从晶闸管两端取得同步信号。从电网电压取得同步信号的电路框图如图二： 信息来源:http:/电路中包括同步变压器、同步信号处理电路和功率驱动电路、脉冲变压器隔离电路等。当得到触发命令后，在投切点产生触发脉冲列，经过脉冲变压器的隔离,推动晶闸管。同步信号处理电路有滤波处理功能，可以是 CMOS 等的电子电路组成，也可以是单片机、GAL 电路等。电路中包括相序错判
3、断功能。 信息来自:输配电设备网从电网电压取得同步信号的优点为在主回路没有送电时，给触发命令，可以测量晶闸管的触发脉冲幅度和相位，在主回路得电后，给触发命令，可以放心, TSC 为正确的投入工作。对于 TSC 电路中的两只晶闸管+一只二极管的“2+1” 电路、两只晶闸管+两只二极管的“2+2”电路、三只晶闸管+三只二极管的“3+3”电路,电容器有二极管预充电, 电容器上一直存在直流电压,晶闸管的交直流电压不变,电网电压取得同步信号触发适合。缺点为电路复杂，对于 400V 小容量的 TSC 电路造价高。如果 TSC 全部采用晶闸管不用二极管，由于晶闸管两端的电压随着电容器放电电压的减少逐渐小，意
4、味着触发点在变动，上述电路不能跟随变化触发点，所以不适应了。 信图二: 电网电压取得同步信号的触发电路从晶闸管两端取得过零信号比较困难,过零触发要求电压高时截止，电压最低低时导通触发。几乎找不出什么元件是这种特性.如稳压管,电压低截止，电压高维持电压不变.不满足要求。目前，从晶闸管两端取得过零信号的典型触发电路是 MOC3083,它的框图如图三： 信图三：MOC3083 电路图MOC3083 芯片内部有过零触发判断电路，它是为 220V 电网电压设计的，芯片的双向可控硅耐压 800V，在 4、6 两端电压低于 12V 时如果有输入触发电流，内部的双向可控硅就导通。用在 380V 电网的 TSC
5、 电路上要串联几只 3083。在 2 控 3 的 TSC 电路应用如图四：3图四 2 控 3 的 TSC 电路 信息来自:用 2 对晶闸管开关控制 3 相电路，电路简单了，控制机理复杂了。这种触发电路随机给触发命令要出现下面的许多麻烦问题。 信息来自:快速动作时,有触发命令，一对晶闸管导通另一对晶闸管不通电压反而升高了，限于篇幅和重点,本文不分析为什么电压反而高了,只是从测量的 2 控 3 电路中看到了确实存在电压升高的现象和危险,这种现象如同倍压整流电路直流电压升高了一样。图五测量不正常工作的两对晶闸管的电压波形。此试验晶闸管存在高压击穿的可能，所以用调压器将电网电压调低。晶闸管导通时两端电
6、压为零，不导通，晶闸管有电容器的直流电压和电网的交流电压。测量 C 相停止时峰峰值电压为 540V,其有效值= ,图中 C 相升高的电压峰值为 810V,升高电压约为电网电压有效值的倍数:。推算，400V 电压下工作，晶闸管有可能承受的电压，400V 电网的 TSC 电路多数是采用模块式的晶闸管，模块的耐压不高，常规为 1800V，升高的管压降很容易击穿晶闸管元件。 信息请登陆:输配电设备网图五不正常的两对晶闸管的电压波形 信息来自:输配电设备网*在晶闸管电压波形过零点，串联的 MOC3083 由于分压不均匀，使得 3083 有的导通有的停止。电网电压升高时，原先导通的依然导通，不同的要承受更
7、高的电压，3083 有可能击穿。 信息请登陆:输配电设备网* 在初次投切时有一定的冲击。下面是国外著名产品的首次投切的电流波形。4图六:国外公司产品的第一次触发冲击波形 信息来自:记录 C 相晶闸管两端电压，A 相电流。电流投切冲击很大，使得电网电压都产生了变形。 信息来自:输配电设备网*不能用于快速的冲击负载。最快几百 ms,原因是晶闸管在刚刚停止时两端电压不为零，要等待电容器对电阻放电晶闸管两端电压才能衰减为零。需要快速就要减小电阻,增加电阻功率，结果耗能大，不符合节能的要求。*合闸瞬间存在 MOC3083 误导通现象,误导通可能损害晶闸管。* 滤波装置中谐波电流大时，晶闸管工作不正常，存
8、在停止工作的情况。*电网电压高于 400V 电路设计困难。3.新型的晶闸管两端采集过零信号的电路,由此产生一系列触发电路.在主回路中设计过零触发电路实属不易，查阅文献有采用基于霍尔原理工作的 LEM 模块采集过零信号的，其过零触发的原理框图见图七,晶闸管过零电压检测电路原理图见图八。本文作者经过努力，依照图七、图八原理框图和电路原理图的思路，摈弃了 MOC3083 在主回路取过零信号和触发晶闸管的方法，开发一种新型的电路,特点是采集晶闸管的过零信号将它反馈到输入的低压端再做信号逻辑处理来触发晶闸管。其电路框图如图九。这样就完全克服了 MOC3083 的弱点。 信息来源:http:/图七 TSC
9、 过零触发的原理框图 信息请登陆:输配电设备网图八晶闸管过零电压检测电路原理图 信息请登陆:输配电设备网5图九:过零采集控制逻辑光电驱动电路框图400V 电网电压多数采用模块晶闸管，可以采用光电驱动晶闸管如图九。660V 电网电压，电网电压高，需要采用脉冲变压器驱动。如图十。图十:过零采集控制逻辑脉冲变压器驱动电路框图中压 TSC，根据绝缘要求需要采用脉冲磁环触发。图十一。 信息来源:6图十一 中压 TSC 采用脉冲磁环触发 信息来源:http:/采用新触发电路，应用单片机做逻辑时间控制触发 2 控 3 电路。 信息来源:http:/投切电流相对没有冲击，由于第一次投切电容器没有直流电压，是不
10、理想的状态，必然有一定的冲击，当冲击电流与正常稳定电流之比1.7 倍时，可以认为不影响晶闸管和电容器的使用。投切停止后，电容器上有电网峰值电压，晶闸管在电网电压和电容器直流电压的合成下，存在着过零电压，在过零点触发晶闸管是理想状态，应该没有冲击电流。新触发电路达到了快速 20ms 动作，两路晶闸管都动作，无电流冲击，晶闸管在停止时的承受电压低，最大为 3 倍的有效值电压。用双踪示波器测试波形.一只表笔测量晶闸管两端的电压和另一只测量晶闸管的电流波形，这样，可以看出晶闸管是否在过零点投入，又可以看出投入时的电流冲击。由于使用两个开关控制三相电路，用双踪示波器分别测量两路的电压电流，就可以完整的观
11、察到触发器运行的效果。A探头为电压，B 探头为电流。图十二为：连续投切的 A 相晶闸管电压和 C 相电流的动作波形。横轴为时间 200ms/格，纵轴电压 500V/格，电流 20A/格。可控硅工作时两端的电压零，线路中有电流，停止时可控硅两端有电压，电流为零。在连续动作中，电流没有冲击。图十三：又一幅 A 相晶闸管电压 C 相电流。横坐标 50ms/格快速动作7图十四：从长期停止态开始工作的 A 相晶闸管电压 C 相电流.第一周波有点冲击。冲击电流的峰值 32A，正常稳定电流峰值为 24A，冲击电流/稳定电流=1.33。ht 晶闸管开关放在三角形内的效果更好，同时可以分相控制补偿不平衡负载。信
12、息请登陆:输配电设备网图十五晶闸管开关放在三角形内的效果图十六晶闸管开关放在三角形内首次动作无冲击8信息来源:http:/ 晶闸管的触发电路是保证触发无冲击快速动作的重要部件。新型的晶闸管两端采集过零信号的电路，满足快速无冲击投切电容器的要求，在谐波电流严重的状态下依然可以正常动作，适合 TSC 的不同主回路、不同电压等级和不同的晶闸管形式，效果不错，对应不同需求产生了一系列触发电路。晶闸管的触发电路是保证触发无冲击快速动作的重要部件。新型的晶闸管两端采集过零信号的电路，满足快速无冲击投切电容器的要求，在谐波电流严重的状态下依然可以正常动作，适合 TSC 的不同主回路、不同电压等级和不同的晶闸管形式，效果不错，对应不同需求产生了一系列触发电路。
