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QTM系列晶闸管触发模块的应用

作者: 时间:2014-10-13

随着晶闸管模块的广泛应用,其触发控制线路的设计问题也随之体现出来,传统的脉冲变压器触发线路设计复杂、成本高、分立元件多及故障率高,在使用中急需可靠性高、线路简单、成本低的模块化触发电路。

利用 MOC 系列光电耦合器 做驱动电路的触发模块应运而生。但由于 光电耦合器 的断态电压临界上升率参数( dv/dt )比较低(只有 600V/ μ s ),因而不可避免的造成在初始上电时会给晶闸管一个触发脉冲,造成晶闸管瞬间误导通现象。这种瞬间误导通,不仅给负载造成损害,也给电网带来电流冲击,影响电网质量,并且给晶闸管模块也带来极大的浪涌电流冲击。在工业加热、烘箱、烘房加热及无功功率补偿中电容投切的实际使用中,由于加热器在冷态电阻很小及电容在初始状态时电阻趋近于零,因此,经常发生上电时的涌流损坏晶闸管模块。

为了避免上述现象,增加触发功率,齐齐哈尔齐力达电子有限公司开发了 QTM 系列触发块。它采用高 dv/dt 参数的大功率器件 IGBT ( dv/dt 参数达到 5000V/ μ s )做驱动元件,不仅提高了驱动能力,而且有效的避免了晶闸管模块上电时的误导通现象。

1、工作原理

工作原理框图见图1

外界控制信号加到触发块的控制端时,经过内部的光电隔离器件加到 IGBT 的驱动控制电路,驱动电路输出高电位并输出到 IGBT 的栅极,栅极的高电位驱动 IGBT 导通, IGBT 通过电压转换电路提供的能量输出触发电流,驱动晶闸管导通。

当负载端由于某种原因出现过大的电流时,触发模块内部的保护电路会动作,使 IGBT 的栅极电压变为低电平,使 IGBT 由导通变为截止。因此 IGBT 不会因为过电流而过热损坏。

当电网中出现过高的电压脉冲时,内部保护电路也会动作并泄放掉高电压,以保护 IGBT 不会因过电压而击穿损坏。

在触发块中还设计了干扰抑制电路以滤除电网中的各种干扰脉冲,防止因干扰脉冲造成的误触发。

根据触发方式,模块分为电压过零触发和随机触发两种:QTM400为过零型触发模块,QTM401为随机型触发模块。

2、特点

QTM400 系列触发模块采用 PCB 线路板直插式的焊接安装方式,具有连接可靠、使用方便、尺寸小的特点,它强大的门极触发功率适用于各种电流容量的晶闸管;输入与输出之间采用光电隔离,绝缘电压不小于交流 5300V ,适用于额定电压在 110V-380V AC 的主电路。

图2为QTM型触发模块驱动一晶闸管模块时的测试波形,图3为MOC系列光电耦合器驱动同一模块的测试波形。

图2 QTM系列触发模块测试波形

图3 MOC光耦驱动的触发模块测试波形

图2中的纵坐标每方格为5V,图3中的纵坐标每方格为20V;两图中的横坐标每方格均为2ms即2000μs,每小格为400μs。

通过图2和图3的比较可以看出, QTM 系列触发模块的过零触发开通电压不到 10V , 而 MOC 光电耦合器驱动的过零触发模块的触发开通电压达到 30V 以上 ; QTM 系列触发模块的过零触发开通时间不到 400μs ,而光电耦合器驱动的过零触发模块的触发开通时间超过 700μs 。

QTM型触发模块具有很低的开通电压和短的开通时间,不仅减小了对负载的电流冲击,而且避免了晶闸管模块在开通时谐波的产生,从而减小和避免了对电网质量的干扰。

 
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