【doc】数控交流稳压电源中二只双向晶闸管的短路分析

【doc】数控交流稳压电源中二只双向晶闸管的短路分析 数控交流稳压电源中二只双向晶闸管的短 路分析 第6卷第2期 2000年5月 广西民族学院(自然科学版) JOURNALOFGUANGXIUNIVERSITYFORNATIONALITIES (NaturaIScienceEdition) Vo1.6No.2 文章编号:1007—0311(2000)02—0090—05 数控交流稳压电源中 二/r-n\双一/\'人向晶闸管的短路分析 施晓钟 (浙江师范大学职业技术学院,浙江金华321004) 摘要:数控交流稳压电源中,二只双向晶闸管转换导通时,产生短路,但不一定产生 短路大电流.短路 可分为增强型短路,截止型短路和减小型短路,在输入附加信号的条件下,能变增 强型短路为 截止型短路. 关键词:双向晶闸管;短路;增强型短路;截止型短路;减小型短路 中图分类号:TM13文献标识码:A O引言 继电器实际上是一只开关,是用一个小信号来控 制开和关,所以继电器被应用于自动控制设备中.虽 然继电器有它的优点,但是,它也有一个致命缺点,继 电器是一个有触点开关.会发出噪声,会发出火花.会 接触不良.使用寿命短.双向晶闸管也是一只开关,是 一 个无触点开关.因为它有这个优点,目前双向晶闸 管被广泛应用于自动控制设备中.特别是数控交流稳 压电源.双向晶闸管是必用元件之一.但是,它也有缺 点.双向晶闸管一旦导通,导通电流过零时才会截止. 电流不过零,即使失去触发信号,它永远导通,特别是 二只双向晶闸管转换导通时.在转换的瞬间,产生短 路.出现短路大电流.很容易烧坏双向晶闸管.影响整 机产品质量.国内电源界很多大学,研究所,工厂对数 控电源研究了多年.有很多科研成果和论文,取得j, 很大进展.但是这个问没有得到最后解决,成为电 源界的一个难题.以下对二只双向晶闸管转换导通时 的短路情况作具体分析. 1二只双向晶闸管的增强型短路, 截止型短路和减小型短路 如图1所示,设T导通.T截止,阻性负载条件 下,在电源电压正半周时,T导通电流I的方向如图 1所示,当T导通到电流相位90.时,T失去触发信 号.T得到触发信号,T导通(下文都简称为T向 T转换导通),二只双向晶闸管短路,短路电流方向 I如图1所示.从图中可以看到流过T的I《与I 电流方向相同,在切换的瞬间.流过双向晶闸管T的 电流为I+I,短路电流波形如图2所示,产生短路 大电流.有可能烧坏双向晶闸管,T的短路电流波形 如图3所示. +收稿日期:2000—07—10. 作者简介:施晓钟(1964一),男,浙江嵊州人,浙江师范大学职业技术学院讲师,主要 从事电子研究 90 2000年第2期?施晓钟/数控交流稳压电源中二只双向昌闸管的短路分析 + 地 输出 圈1T.向T转换导通时的短路电流分析 + 地 输出 圈2T.向T转换导通时T.的短路电流波形 圈4Tz向T.转换导通时的短路电流分析 圈5Tz向T.转换导通,Iu>I时Tz的短路电流波形 O90.180.t 圈6T向T转换导通,I->I2时T的短路电流波形 圈3T.向T转换导通时T2的短路电流波形 如图4所示,设T.截止,T导通,阻性负载条件 下,在电源电压正半周时,T导通电流I方向如图4 所示,当T导通到电流相位90.时,T向T.转换导 通,二只双向晶闸管短路,短路电流方向I短如图4所 示,从图中可以看到流过T的I短与I电流方向相 反,设I短>I,在切换的瞬间流过双向晶闸管T的电 流从I迅速下降到零,由于T已失去触发信号,T 电流过零时截止,其电流波形如图5所示,T.导通电 流波形如图6所示. 如图4所示,从前一节分析可知,流过T的I短 与I电流方向相反.在某些相位点,由于感性负载或 其他原因,使I<I,在切换的瞬间流过双向晶闸管 T的电流值,从I迅速下降,但不马上过零,其电流 波形如图7所示,T.导通电流波形如图8所示,当T 转换到T.导通后的同一半周内,I.+I的电流值之 和等于负截电流值. 圈7T向T.转换导通,I-<I2时T的短路电流波形 圈8T向T转换导通,Iu<I时T的短路电亩I【波形 91 广西民族学院(自然科学版)2000年5月第6卷 从上面的分析得出如下结论: 第一只双向晶闸管失去触发信号的瞬间,第二只 双向晶闸管得到触发信号,引起二只双向晶闸管转换 导通.产生短路.当短路电流方向与第一只双向晶闸 管工作电流方向相同时,产生短路大电流,本文把这 种形式的短路称为增强型短路.当短路电流方向与 T工作电流方向相反时,且I?I,此时短路电流与 工作电流相减过零,本文把这种形式的短路称为截止 型短路.当短路电流方向与第一只双向晶闸管工作电 流方向相反时,且I<I,此时短路电流与工作电流 相减但不过零,本文把这种形式的短路称为减小型短 路. 2应用实例 在实际应用中,增强型短路,截止型短路和减小 型短路的例子是很多的,下面我们举一个典型例子进 行分析: 地 输入 ,Cl70—255~, 栩 T.,f,fT],fT4,IL,lT6,f,}T8 图9数控电源典型主回路原理图 图9是数控电源主回路电路原理图,输入电压为 AC170V,255V,输出电压为AC220V?5V,我f门分 阻性负载,感性负载,容性负载三种典型负载方式来 分析二只双向晶闸管转换导通时产生增强型短路,截 止型短路和减小型短路的相位. 2.1阻性负载 如图10所示,设T导通,T截止,阻性负载条 件下,当T导通到电压相位或电流相位(阻性负载电 压与电流同相位)大于0.而小于180.范围时(正半 ,在这个相位期 周).T导通电流方向I如图10所示 间的任何相位点,T.向T:转换导通时,二只双向品 闸管短路,短路电流方向I如图10所示,从图中可 以看到I与I电流方向相同,产生增强型短路. 如图11所如,当T导通到180.<电压相位< 360.(负半周)时,同样产生增强型短路. 92 正半周 图10阻性负载,正半周T.向T:转换 导通时的短路电流分析 负半周 + 图1j阻性负载,负半周T向T转换 导通时的短路电流分析 如图12所示,设T导通,T截止,阻性负载条 件下,当T:导通到0.<电压相位<180.(正半周)时, T!导通电流方向I如图12所示,在这个相位期间的 任何相位点,T向T转换导通,二只双向晶闸管短 路,短路电流方向I如图10所示,从图中可以看到 I与I电流方向相反,设I<I,产生截止型短路. 如图13所示,当T导通到180.<电压相位< 360.(负半周),T向T转换导通时,同样产生截止 型短路. 阻性负载条件下,在0.,180.,360.电压相位点. 双向晶闸管T向T或T向T转换导通时电流过 零截止,不产生短路. T到T,T.到T,T.到T,T到T.转换导通 产生短路的分析基本上与T到T,T到T转 换导通产生短路的分析方法相同. 正半周 图12阻性负载,正半周T向T转换 导通时的短路电流分析 地,,一一 2000年第2期?施晓钟/数控交流稳压电源中二只双向晶闸管的短路分析 负半周 + 图13阻性负载,负半周T!向T.转换导 通时的短路电流分析 2.2感性负载 如图14,15所示,设T导通,T:截止.感性负载 条件下,当T导通到9O.<电压相位<180.时如图 14所示或T导通到270.<电压相位<360.时如图 15所示,T.导通感性电流方向如图14,图15所示. 在这两个相位期间的任何相位点.T向T转换导通 时.二只双向晶闸管短路.短路电流方向I如图14, 15所示.从图中可以看到I与1电流方向相同.产 生增强型短路. 图14感阻性负载,T向T转换导通时的短路 电流分析9O.<电压相位<18O. + 图15阻性负载,T向T转换导通时的短路 电流分析270.<电压相位<360. 如图16,17所示,设T导通,Tz截止,当T导 通到O.<电压相位<9O.相位,或T导通到18O.<电 压相位<270.时,T通过感性电流I方向如图16图 17所示,在这二个相位期间的任何相位点,T向T 转换导通,二只双向晶闸管短路,短路电流方向I如 图16图17所示,从图中可以看到I与I电流方向 相反.在这两个相位区间转换导通时,若短路电流小 于感性负载电流,则产生减小型短路;若短路电流大 于感性电流,则产生截止型短路. 电压相位在90.,270.时,流过I的感性负载电流 为零,不产生短路. T2到T3,T3到T,T4到T3,T3到T2,T2到T1 转换导通,产生短路的分析方法基本上与T到T转 换导通,产生短路的分析方法相同. 同样可以分析出在容性负载条件下,双向晶闸管 T到T,T:到T,T.到T,T到T.,T.到Tz,T到 T转换导通时产生增强型短路,截止型短路和减小 型短路的电压相位.' A + 图16感阻性负载,T.向T.转换导通时 的短路电流分析O.<电压相位<180. + 图17阻性负载.I向T转换导通时 的短路电流分析18O.<电压相位<270. 3固有截止型短路和 人为截止型短路 从上面分析的例子可以看到,根据电路固有原 理,而不需要增加线路而能产生截止型短路,本 文把这种短路形式称为固有截止型短路. 如图18所示.在双向晶闸管T的S,D两端不 93 一 ,, 广西民族学院(自然科学版)2000年5月第6卷 附加脉冲信号时,T向T转换导通产生增强型短 路.设在T失去触发信号之后与T得到触发信号之 前的瞬间,在T的S,D两端输入一个脉冲大电流信 号I孽,如图18所示,设I脉?I,方向与I相反,T向 T转换导通时,T先截止,T再导通.由于脉冲信号 的加入,T向Tz转换导通时,变增强型短路为截止 型短路,本文把这种短路形式称为人为截止型短路. 4- V D 地 输出 图18人为截止型短路电路示意图 4结束语 二只双向晶闸管转换导通时,产生短路,但不一 定产生短路大电流.短路可分为增强型短路,截止型 短路和减小型短路.有许多设计线路,由于它的固有 特性就能产生截止型短路或减小型短路,线路设计人 员可以有目的地利用这一特性,减少短路范围,必要 时,也可以输入附助脉冲信号,变增加型短路为截止 型短路. [参考文献] [1]王文郁.晶闸管变流技术应用EM3.北京:机械工业出麓社, 1992. [2]刘定建.实用可控硅电路集[M].上海:同济大学出版社,1992. [3]陈清水.最新日本功率控制用晶体管厦复合管大全[M].长沙:中 南工业大学出版社,1990. [责任编辑黄祖宾] [责任校对曹满仙] ShortCircuitAnalysisofTwoTriacsintheNumerical ControlACStableVoltagePowerSupply SHIXiao—zhong (ZhejiangTeachersUn而ersit.Jinhua321004.China) Abstract:InthenumericalcontrolACstablevoltagepowersupply.whentwoTriacscutovera ndcutin, theyproduceshortcircuit,butuncertainlygeneratehighshort--circuitcurrent.Shortcircuitin cludesenhance— mentmodeshortcircuit.cut--offmodeshortcircuitandreductionmodeshortcircuit.Oncondi tionthatitisin— putadditionalsigna1.Enhancementmodeshortcircuitwillchangeintocut--offmodeshortci rcuit. KeyWords:Triac:Shortcircuit:Enhancementmodeshortcircuit:Cut--offmodeshortcircuit :Re- dcactionmodeshortCirctfit (上接第89页) [4]C.S.H(YO.MV,algebras,idealsandSemisimplicity[J].Math Japon.1989,34:563—583. [5]A.FILIPOIU.AboatIKaerextensionsofMV—algebras[J].Math Japon,1994.40:236—241. [责任编辑黄祖宾] [责任校对蒙本曼] SomeResultsforBZMVdM--Algebra YUEZhen—cai (DepartmentofMathematics,HanzhongTeachersCdlege,Hanzhong723000.China) Abstract:Baseonthereference[1].somepropertiesofDemorganBZMV州一 algebraareobtained,and operationlawsofoperationOarediscussed. KeyWords:BZMVM--algebra;Kleen--orthogonalComplement;Brouwerian--orthogona lComplement 94