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TCA785移相控制芯片應(yīng)用方法的改進(jìn)
摘要：TCA785是德國西門子公司生產(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(yīng)范圍寬，對過零點(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(diào)節(jié)，因此，該器件可廣泛應(yīng)用在晶閘管控制系統(tǒng)中。文章根據(jù)TCA785芯片的使用特點(diǎn)以及在逆變器實(shí)際運(yùn)用中可能出現(xiàn)的一些問題，提出了一種改進(jìn)的設(shè)計(jì)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實(shí)現(xiàn)，可以采用全控或者不控方式。全控橋式整流主要通過改變晶閘管觸發(fā)相位的方法來調(diào)節(jié)直流母線電壓的高低，
此時(shí)需要檢測三相交流電壓的相位以實(shí)現(xiàn)同步觸發(fā)，這通常必須使用專用的移相控制芯片實(shí)現(xiàn)。筆者在研制一臺(tái)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(xiàn)了三相整流橋的移相控制。
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ＴＣＡ７８５是德國西門子（Ｓｉｅｍｅｎｓ）公司開發(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(diào)節(jié)，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零點(diǎn)。１０腳為片內(nèi)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(xiàn)移相控制，脈沖的寬度則由１２腳外接電容值決定[1]，當(dāng)選擇雙窄脈沖的驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，
１２腳應(yīng)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(dǎo)通。
３ 使用ＴＣＡ７８５實(shí)現(xiàn)相控整流
實(shí)現(xiàn)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)線端引入三路同步信號，這樣，將同步信號整形后分別輸?shù)饺裕茫粒罚福担ň幪枮椋�、Ｂ、Ｃ）的５腳，就能控制６只晶閘管，然后通過引腳復(fù)用即可實(shí)現(xiàn)雙窄脈沖方式驅(qū)動(dòng)。雙窄脈沖方式由于驅(qū)動(dòng)脈寬窄，因而可以有效地減小驅(qū)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(yīng)關(guān)系如表１所列。晶閘管通過一個(gè)△／Ｙ型同步變壓器為ＴＣＡ７８５提供同步信號，當(dāng)進(jìn)線相序（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(yīng)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(xiàn)正序輸入時(shí)晶閘管的同步驅(qū)動(dòng)�，F(xiàn)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(fù)到正過零點(diǎn)３０°，即ＴＣＡ７８５（Ａ）的１５腳輸出至少應(yīng)該滯后于該過零點(diǎn)３０°，而電壓ＡＣ由負(fù)到正過零點(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(xiàn)最大范圍的移相控制[３]。
表1 三片TAC785引腳及其對應(yīng)的晶閘管
其它晶閘管的分析與此類似，即用相應(yīng)的線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(qū)動(dòng)時(shí)序。從Ａ相的自然換流點(diǎn)開始，上、下橋臂晶閘管驅(qū)動(dòng)順序分別為：１→１→３→３→５→５→１和６→２→２→４→４→６→６。
４�。裕茫粒罚福凳褂弥谐霈F(xiàn)的問題
４．１ 電源進(jìn)線電壓的相序問題及解決方法
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果直接利用同步變壓器的輸出作為同步信號，只能在一種輸入相序（正序或者逆序）下工作，一旦輸入相序接法改變，整流就不能正常進(jìn)行。當(dāng)輸入相序?yàn)檎驎r(shí)，根據(jù)前述接線方法，可以使相控整流正常工作，但是當(dāng)輸入相序變?yōu)槟嫘颍�、Ｃ、Ｂ時(shí)，ＴＣＡ７８５（Ａ）的同步信號變?yōu)椋粒拢裕茫粒罚福担ǎ拢┑耐叫盘枌⒆優(yōu)椋茫粒?IMG onmousewheel="return bbimg(this)" onclick=ImgClick(this) height=215 hspace=1 src="/Freepaper/UploadFiles_paper/200608/200682320135630.gif" width=347 align=right vspace=1 border=0 resized="0">ＴＣＡ７８５（Ｃ）的同步信號變?yōu)椋拢�，而芯片的輸出與晶閘管的對應(yīng)關(guān)系不變，于是，此時(shí)上、下橋臂晶閘管的驅(qū)動(dòng)順序?qū)⒎謩e變?yōu)椋海怠怠场场薄薄岛停丁础础病病丁�，而正確的驅(qū)動(dòng)順序應(yīng)當(dāng)為：１→１→５→５→３→３→１和２→６→６→４→４→２→２�？梢姡瑢�(shí)際的驅(qū)動(dòng)順序比正確的驅(qū)動(dòng)順序超前１２０°，此時(shí)運(yùn)行就會(huì)出現(xiàn)故障。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輸入接成逆序時(shí)會(huì)出現(xiàn)一相進(jìn)線沒有電流的情況，且裝置啟動(dòng)時(shí)直流平波電抗器有振動(dòng)，這在電源輸出功率過大時(shí)會(huì)損壞晶閘管。
實(shí)際上，由于三相全控橋式整
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