TCA785移相控制芯片應用方法的改進(jìn)

摘要：TCA785是德國西門(mén)子公司生產(chǎn)的一種性能優(yōu)秀的移相控制芯片，該器件具有溫度適應范圍寬，對過(guò)零點(diǎn)的識別更加可靠，輸出脈沖的整齊度更好，移相范圍更寬等優(yōu)點(diǎn)，此外，由于TCA785的輸出脈沖寬度可以手動(dòng)自由調節，因此，該器件可廣泛應用在晶閘管控制系統中。文章根據TCA785芯片的使用特點(diǎn)以及在逆變器實(shí)際運用中可能出現的一些問(wèn)題，提出了一種改進(jìn)的設計方法。

１　引言

目前大功率逆變電源的直流部分一般利用三相橋式整流方式來(lái)實(shí)現，可以采用全控或者不控方式。全控橋式整流主要通過(guò)改變晶閘管觸發(fā)相位的方法來(lái)調節直流母線(xiàn)電壓的高低，此時(shí)需要檢測三相交流電壓的相位以實(shí)現同步觸發(fā)，這通常必須使用專(zhuān)用的移相控制芯片實(shí)現。筆者在研制一臺三相工頻輸入、輸出為１１５Ｖ的３０ｋＶＡ艦用４００Ｈｚ中頻電源的可控整流部分時(shí)，采用ＴＣＡ７８５芯片成功地實(shí)現了三相整流橋的移相控制。

２?。裕茫粒罚福狄葡嗫刂菩酒?jiǎn)介

ＴＣＡ７８５是德國西門(mén)子（Ｓｉｅｍｅｎｓ）公司開(kāi)發(fā)的第三代晶閘管單片移相觸發(fā)集成電路，與其它芯片相比，ＴＣＡ７８５具有溫度適用范圍寬，對過(guò)零點(diǎn)的識別更加可靠，輸出脈沖的整齊度更好，移相范圍更寬等優(yōu)點(diǎn)。另外，由于它輸出脈沖的寬度可手動(dòng)自由調節，所以適用范圍更為廣泛。

ＴＣＡ７８５的基本引腳波形如圖１所示。其中５腳為外接同步信號端，用于檢測交流電壓過(guò)零點(diǎn)。１０腳為片內產(chǎn)生的同步鋸齒波，其斜坡最大及最小值由９、１０兩腳的外接電阻與電容決定。通過(guò)與１１腳的控制電壓相比較，在１５和１４腳可輸出同步的脈沖信號，因此，改變１１腳的控制電壓，就可以實(shí)現移相控制，脈沖的寬度則由１２腳外接電容值決定[1]，當選擇雙窄脈沖的驅動(dòng)方式時(shí)，１２腳應接１５０ｐＦ電容。實(shí)際上，有幾十個(gè)微秒的脈沖寬度即可使晶閘管正常導通。

３ 使用ＴＣＡ７８５實(shí)現相控整流

實(shí)現三相橋式相控整流的一般方法是利用三相同步變壓器從電源進(jìn)線(xiàn)端引入三路同步信號，這樣，將同步信號整形后分別輸到三片ＴＣＡ７８５（編號為Ａ、Ｂ、Ｃ）的５腳，就能控制６只晶閘管，然后通過(guò)引腳復用即可實(shí)現雙窄脈沖方式驅動(dòng)。雙窄脈沖方式由于驅動(dòng)脈寬窄，因而可以有效地減小驅動(dòng)用脈沖變壓器的體積，防止磁芯飽和[２]。該方法的主電路及同步變壓器如圖２所示，三片ＴＣＡ７８５芯片的引腳與所控制的晶閘管的對應關(guān)系如表１所列。晶閘管通過(guò)一個(gè)△／Ｙ型同步變壓器為ＴＣＡ７８５提供同步信號，當進(jìn)線(xiàn)相序（如圖２所示）為正序Ａ、Ｂ、Ｃ時(shí)，同步變壓器的三個(gè)輸出端所對應的中性點(diǎn)的實(shí)際電壓向量為ＡＣ、ＢＡ、ＣＢ，將ＡＣ接至ＴＣＡ７８５（Ａ），ＢＡ接至ＴＣＡ７８５（Ｂ），ＣＢ接至ＴＣＡ７８５（Ｃ），即可實(shí)現正序輸入時(shí)晶閘管的同步驅動(dòng)?，F以Ｔ５～Ｔ１換流為例進(jìn)行分析：Ｔ５至Ｔ１管自然換流點(diǎn)滯后于Ａ相由負到正過(guò)零點(diǎn)３０°，即ＴＣＡ７８５（Ａ）的１５腳輸出至少應該滯后于該過(guò)零點(diǎn)３０°，而電壓ＡＣ由負到正過(guò)零點(diǎn)正好滯后于Ａ相３０°，因而用ＡＣ作為ＴＣＡ７８５（Ａ）的同步信號就可以實(shí)現最大范圍的移相控制[３]。

表1 三片TAC785引腳及其對應的晶閘管

其它晶閘管的分析與此類(lèi)似，即用相應的線(xiàn)電壓代替相電壓作為同步信號。圖３所示是一個(gè)周期的驅動(dòng)時(shí)序。從Ａ相的自然換流點(diǎn)開(kāi)始，上、下橋臂晶閘管驅動(dòng)順序分別為：１→１→３→３→５→５→１和６→２→２→４→４→６→６。