專利名稱：三相過(guò)零觸發(fā)可控硅調(diào)功器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型發(fā)明屬于可控硅調(diào)功器的改進(jìn)。
在國(guó)內(nèi)外電加熱系統(tǒng)中，以可控硅為開關(guān)元件，進(jìn)行功率控制，多采用二位式通斷控制或移相控制，前者溫度控制精度較低，而后者雖然控制精度較高，但負(fù)載得到的電壓波形是正弦波形的一部分，其傅立葉分解中的高次諧波將引起電網(wǎng)波形的畸變，并產(chǎn)生射頻干擾。為克服上述兩種調(diào)功方式的缺點(diǎn)，目前生產(chǎn)了過(guò)零觸發(fā)可控硅調(diào)功設(shè)備，但觸發(fā)電路大都由分立元件組成，并且觸發(fā)電路同步信號(hào)的取得，需要同步變壓器，脈沖輸出需要脈沖輸出變壓器，觸發(fā)電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，此外調(diào)功器的主電路通常是由六只可控硅或由三只雙向硅組成，因此原調(diào)功器的體積較大、成本高、調(diào)整不方便、運(yùn)行可靠性較低。
本實(shí)用新型發(fā)明的目的是以提高溫度控制精度降低成本和克服高次諧波引起電網(wǎng)波形的畸變和射頻干擾為前題，改進(jìn)目前電加熱系統(tǒng)功率控制設(shè)備的電路的結(jié)構(gòu)和性能，使觸發(fā)電路集成化，實(shí)現(xiàn)高低壓電路的光電隔離，省去傳統(tǒng)的觸發(fā)電路中的同步變壓器和脈沖變壓器，減少主電路中所用單向可控硅的數(shù)目，大幅度地消減電路器件，從而提供一種造價(jià)較低、便于調(diào)試、運(yùn)行可靠的三相過(guò)零觸發(fā)可控硅調(diào)功器。
以下結(jié)合
三相過(guò)零觸發(fā)可控硅調(diào)功器的發(fā)明內(nèi)容圖1是三相過(guò)零觸發(fā)可控硅調(diào)功器的原理框圖。
圖2是三相過(guò)零觸發(fā)可控硅調(diào)功器的觸發(fā)電路圖。
圖3是三相過(guò)零觸發(fā)可控硅調(diào)功器的主電路圖。
圖4是三相過(guò)零觸發(fā)可控硅調(diào)功器的實(shí)施例。
在圖1中F1是直流穩(wěn)壓電源，F(xiàn)2是低壓V／ (H)/(T) 轉(zhuǎn)換電路，F(xiàn)3是光電耦合電路，F(xiàn)4是零電壓脈沖發(fā)生電路，F(xiàn)5是功率控制及保護(hù)電路，F(xiàn)9是電流－電壓轉(zhuǎn)換電路，F(xiàn)6是用戶對(duì)稱阻性負(fù)載(Y接或△接均可)。F7是溫度傳感器，其信號(hào)輸入F8中。F8是PID溫度調(diào)節(jié)器，其中F6、F7、F8是調(diào)功器以外的負(fù)載和溫度檢測(cè)設(shè)備。
現(xiàn)有的三相過(guò)零觸發(fā)可控硅調(diào)功器，一般包括直流穩(wěn)壓電源、觸發(fā)電路和主電路。本調(diào)功器的特征是引入了集成化的觸發(fā)電路和用三只單向可控硅元件配合二極管組成的主電路。集成化的觸發(fā)電路是由低壓V／ (H)/(T) 轉(zhuǎn)換電路F2、高低壓光電隔離電路F3、含三塊集成片的三相電壓過(guò)零脈沖發(fā)生電路F4和電流－電壓轉(zhuǎn)換電路F9組成。F2通過(guò)F3控制F4。F9將F8輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸入F2中以控制方波占空比。F1向F2提供直流電壓。F2將直流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為在一定采樣周期中的矩形波脈寬，使其比值 (H)/(T) 在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)以控制F4是否輸出觸發(fā)脈沖。F3的后級(jí)F4直接由三相交流電源JLY供電，為此F3起了將高低壓電路實(shí)行光電隔離作用，這是本調(diào)功器的一個(gè)特點(diǎn)。
在圖2中集成電路IC1是具有正反饋?zhàn)饔玫谋容^器。電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和電容C1為阻容環(huán)節(jié)。DW1、DW2是起限幅作用的穩(wěn)壓二極管。以上幾部分組成了三角波發(fā)生器。三角波周期可通過(guò)改變開關(guān)K的接點(diǎn)位置以串接不同阻值的電阻來(lái)調(diào)節(jié)。集成電路IC2與電阻R8、R9、R10、R11組成電壓比較器。FY和ZY分別是由F1提供的負(fù)、正電源。XL為0－10mA電流信號(hào)。電壓比較器將三角波與XL轉(zhuǎn)化來(lái)的直流電壓信號(hào)進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)或與ZY在電位器R11上的壓降進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)。為使電流信號(hào)為零時(shí)，占空比輸出H／T恰好為零，在IC2的正輸入端引入一個(gè)恒定的負(fù)電壓，這個(gè)負(fù)電壓由FY在R8上的壓降獲得。三相過(guò)零觸發(fā)可控硅調(diào)功器中的低壓V／ (H)/(T) 轉(zhuǎn)換電路F2是由上述的三角波發(fā)生器和電壓比較器組成。
集成電路IC3、IC4、IC5和發(fā)光二極管LED組成光電耦合電路F3。集成電路IC6、IC7、IC8，電阻R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25，電容C2、C3、C4、C5、C6、C7組成零電壓脈沖發(fā)生電路F4。電阻R12、R13組成電流－電壓轉(zhuǎn)換電路F9。三相過(guò)零脈沖發(fā)生電路F4通過(guò)星接降壓電阻R23、R24、R25使三個(gè)過(guò)零脈沖集成電路IC6、IC7、IC8直接與輸入交流電源相接，它所產(chǎn)生的電壓過(guò)零脈沖與可控硅的控制極相接，不用同步變壓器和脈沖變壓器，與現(xiàn)有的觸發(fā)電路相比不僅降低了造價(jià)而且還可以節(jié)省觸發(fā)電路的能量消耗，這是本實(shí)用新型的又一個(gè)特點(diǎn)。圖2中的A、B、C為三相輸入電源，a、b、c為三相輸出脈沖，阿拉伯?dāng)?shù)字〔2〕、〔4〕、〔5〕、〔7〕、〔8〕、〔9〕、〔10〕、〔11〕、〔13〕為集成電路塊管角號(hào)，從圖2中不難看出三相調(diào)功器的觸發(fā)電路主要是由八塊集成電路組成無(wú)一分立半導(dǎo)體器件，這也是本調(diào)功器的一個(gè)特點(diǎn)。
在圖3中T1、T2、T3是單向可控硅，D1、D2、D3是整流二極管，Rym1、Rym2、Rym3是壓敏電阻，R是用戶對(duì)稱阻性負(fù)載即F6。XD1、XD2、XD3是指示燈。A1、A2、A3是電流互感器及電流表。LJ1、LJ2是過(guò)流繼電器。RD1、RD2、RD3是快速熔斷器。A、B、C與a、b、c在圖2中說(shuō)明不再重復(fù)。
以上器件組成了三相過(guò)零觸發(fā)調(diào)功器的主電路。這個(gè)主電路功率控制器件僅用三只單向硅配合三只二極管組成，這是該調(diào)功器的又一特點(diǎn)。
在圖4中，BY、D7、D8、D9、D10、C8、C9、C10、C11及IC9、IC10組成了直流穩(wěn)壓電源，向觸發(fā)電路提供直流電源，其余部分的符號(hào)已在圖2或圖3的說(shuō)明中介紹，此處不再重復(fù)，其各種集成塊的型號(hào)及電阻電容參數(shù)如下
IC1、IC2的型號(hào)可選用μA741IC3、IC4、IC5的型號(hào)可選用117IC6、IC7、IC8的型號(hào)可選用3059IC9的型號(hào)可選用7815IC10的型號(hào)可選用7915R1、R11、R13、R16、為1KΩ R9為2KΩR2、R5、R14為100KΩ R10為9KΩR3為11KΩ R12為2.7KΩR4為200KΩ R15為820ΩR6為40KΩ R17、R18、R19為10KΩR7、R20、R21、R22為47KΩ R23、R24、R25為15KΩR8為45KΩC1為32μFC2、C3、C4為1μFC8、C9、C10、C11為220μF以上制成的調(diào)功器，已經(jīng)過(guò)運(yùn)行考驗(yàn)與現(xiàn)有的調(diào)功器比較，本實(shí)用新型克服了二位式通斷控制溫度控制精度低和移相控制引起電網(wǎng)波形畸變并產(chǎn)生射頻干擾的缺點(diǎn)。由于觸發(fā)電路的集成化，采用了高低壓隔離的光電耦合器件，節(jié)省了傳統(tǒng)的同步變壓器和脈沖變壓器，加之主電路的簡(jiǎn)化，使整個(gè)調(diào)功器的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷，所以本實(shí)用新型發(fā)明的三相過(guò)零觸發(fā)可控硅調(diào)功器具有造價(jià)較低，便于調(diào)試，精度高，運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)?？蓮V泛應(yīng)用于各種電阻性負(fù)載加熱系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電功率及溫度的自動(dòng)控制。
權(quán)利要求1.一種三相過(guò)零觸發(fā)可控硅調(diào)功器，一般包括直流穩(wěn)壓電源、觸發(fā)電路和主電路，其特征在于引入集成化的觸發(fā)電路和用三只單向可控硅元件配合二極管組成的主電路。
2.按照權(quán)利要求1，所述的三相過(guò)零觸發(fā)可控硅調(diào)功器，其特征在于集成化的觸發(fā)電路由低壓V／ (H)/(T) 轉(zhuǎn)換電路F2、高低壓光電隔離電路F3、含三塊集成片的三相電壓過(guò)零脈沖發(fā)生電路F4和電流－電壓轉(zhuǎn)換電路F9組成，F(xiàn)2通過(guò)F3控制F4。
3.按照權(quán)利要求2，所述的三相過(guò)零觸發(fā)可控硅調(diào)功器，其特征在于三相過(guò)零脈沖發(fā)生電路F4通過(guò)星接降壓電阻R23、R24、R25使三個(gè)過(guò)零脈沖集成電路IC6、IC7、IC8直接與輸入交流電源相接，它所產(chǎn)生的電壓過(guò)零脈沖與可控硅的控制極相接，不用同步變壓器和脈沖輸出變壓器。
專利摘要三相過(guò)零觸發(fā)可控硅調(diào)功器，屬于可控硅調(diào)功器的改進(jìn)。本實(shí)用新型發(fā)明的特點(diǎn)是使觸發(fā)電路集成化，采用光電耦合器件，使高、低壓隔離，并省去傳統(tǒng)的同步變壓器和脈沖變壓器；主電路由三支單向可控硅元件配合二極管組成，從而降低了整機(jī)造價(jià)。該設(shè)備運(yùn)行可靠、精度較高、便于生產(chǎn)和調(diào)試。并且對(duì)于電網(wǎng)無(wú)波形污染和射頻干擾。可廣泛應(yīng)用于各種電阻性負(fù)載加熱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電功率及溫度的自動(dòng)控制。
文檔編號(hào)H02M5/257GK2031975SQ8820496
公開日1989年2月1日 申請(qǐng)日期1988年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月6日
發(fā)明者常向榮, 張則章, 厐大勇, 徐鈞津 申請(qǐng)人:天津師范大學(xué)