雙向可控硅在交流調(diào)壓電路中的應(yīng)用分析

目前交流調(diào)壓多采用雙向可控硅，它具有體積小、重量輕、效率高和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)提高生產(chǎn)效率和降低成本等都有顯著效果，但它也具有過(guò)載和抗干擾能力差，且在控制大電感負(fù)載時(shí)會(huì)干擾電網(wǎng)和自干擾等缺點(diǎn)，下面我們來(lái)談?wù)効煽毓柙谄涫褂弥腥绾伪苊馍鲜鰡?wèn)題。

　　1　靈敏度

　　雙向可控硅是一個(gè)三端元件，但我們不再稱其兩極為陰陽(yáng)極，而是稱作T1和T2極，G為控制極，其控制極上所加電壓無(wú)論為正向觸發(fā)脈沖或負(fù)向觸發(fā)脈沖均可使控制極導(dǎo)通，在圖1所示的四種條件下雙向可控硅均可被觸發(fā)導(dǎo)通，但是觸發(fā)靈敏度互不相同，即保證雙向可控硅能進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)的最小門極電流IGT是有區(qū)別的，其中(a)觸發(fā)靈敏度最高，(b)觸發(fā)靈敏度最低，為了保證觸發(fā)同時(shí)又要盡量限制門極電流，應(yīng)選擇(c)或(d)的觸發(fā)方式。

　　2　可控硅過(guò)載的保護(hù)

　　可控硅元件優(yōu)點(diǎn)很多，但是它過(guò)載能力差，短時(shí)間的過(guò)流，過(guò)壓都會(huì)造成元件損壞，因此為保證元件正常工作，需有條件(1)外加電壓下允許超過(guò)正向轉(zhuǎn)折電壓，否則控制極將不起作用;(2)可控硅的通態(tài)平均電流從安全角度考慮一般按最大電流的1.5～2倍來(lái)取;(3)為保證控制極可靠觸發(fā)，加到控制極的觸發(fā)電流一般取大于其額值，除此以外，還必須采取保護(hù)措施，一般對(duì)過(guò)流的保護(hù)措施是在電路中串入快速熔斷器，其額定電流取可控硅電流平均值的1.5倍左右，其接入的位置可在交流側(cè)或直流側(cè)，當(dāng)在交流側(cè)時(shí)額定電流取大些，一般多采用前者，過(guò)電壓保護(hù)常發(fā)生在存在電感的電路上，或交流側(cè)出現(xiàn)干擾的浪涌電壓或交流側(cè)的暫態(tài)過(guò)程產(chǎn)生的過(guò)壓。由于，過(guò)電壓的尖峰高，作用時(shí)間短，常采用電阻和電容吸收電路加以抑制。

　　3　控制大電感負(fù)載時(shí)的干擾電網(wǎng)和自干擾的避免

　　可控硅元件控制大電感負(fù)載時(shí)會(huì)有干擾電網(wǎng)和自干擾的現(xiàn)象，其原因是當(dāng)可控硅元件控制一個(gè)連接電感性負(fù)載的電路斷開(kāi)或閉合時(shí)，其線圈中的電流通路被切斷，其變化率極大，因此在電感上產(chǎn)生一個(gè)高電壓，這個(gè)電壓通過(guò)電源的內(nèi)阻加在開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的兩端，然后感應(yīng)電壓一次次放電直到感應(yīng)電壓低于放電所必須的電壓為止，在這一過(guò)程中將產(chǎn)生極大的脈沖束。這些脈沖束疊加在供電電壓上，并且把干擾傳給供電線或以輻射形式傳向周圍空間，這種脈沖具有很高的幅度，很寬的頻率，因而具有感性負(fù)載的開(kāi)關(guān)點(diǎn)是一個(gè)很強(qiáng)的噪聲源。

　　3.1　為防止或減小噪聲，對(duì)于移相控制式交流調(diào)壓一般的處理方法有電感電容濾波電路，阻容阻尼電路和雙向二極管阻尼電路及其它電路。

　　3.1.1　電感電容濾波電路，如圖2(a)所示，由電感電容構(gòu)成諧振回路，其低通截止頻率為f=1/2πIc，一般取數(shù)十千赫低頻率。

　　3.1.2　雙向二極管阻尼電路，如圖2(b)所示。由于二極管是反向串聯(lián)的，所以它對(duì)輸入信號(hào)極性不敏感。當(dāng)負(fù)載被電源激勵(lì)時(shí)，抑制電路對(duì)負(fù)載無(wú)影響。當(dāng)電感負(fù)載線圈中電流被切斷時(shí)，則在抑制電路中有瞬態(tài)電流流過(guò)，因此就避免了感應(yīng)電壓通過(guò)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)放電，也就減小了噪聲，但是要求二極管的反向電壓應(yīng)比可能出現(xiàn)的任何瞬態(tài)電壓高。另一個(gè)是額定電流值要符合電路要求。

　　3.1.3　電阻電容阻尼電路，如圖2(C)所示，利用電容電壓不能突變的特性吸收可控硅換向時(shí)產(chǎn)生的尖峰狀過(guò)電壓，把它限制在允許范圍內(nèi)。串接電阻是在可控硅阻斷時(shí)防止電容和電感振蕩，起阻尼作用，另外阻容電路還具有加速可控硅導(dǎo)通的作用。

　　3.2　另外一種防止或減小噪聲的方法是利用通斷比控制交流調(diào)壓方式，其原理是采用過(guò)零觸發(fā)電路，在電源電壓過(guò)零時(shí)就控制雙向可控硅導(dǎo)通和截止，即控制角為零，這樣在負(fù)載上得到一個(gè)完整的正弦波，但其缺點(diǎn)是適用于時(shí)間常數(shù)比通斷周期大的系統(tǒng)，如恒溫器。