摘要：在新型無(wú)觸點(diǎn)補(bǔ)償式電力穩(wěn)壓器中，采用雙向晶閘管作為開(kāi)關(guān)器件。本文介紹該系統(tǒng)的基本工作原理，并分析存在的一些問(wèn)題及其解決方法。

    關(guān)鍵詞：穩(wěn)壓器  晶閘管  變壓器

1 引言

目前市場(chǎng)上的電力穩(wěn)壓器大多是采用伺服電機(jī)帶動(dòng)炭刷調(diào)整輸出電壓。它具有整機(jī)效率高、輸出波形好及電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但由于有炭刷和機(jī)械傳動(dòng)造成其工作壽命短、響應(yīng)速度慢。用“無(wú)觸點(diǎn)”取代“炭刷”是目前大功率電力穩(wěn)壓器的發(fā)展方向。這里所說(shuō)的“無(wú)觸點(diǎn)”是指采用如雙向晶閘管之類(lèi)的功率器件代替炭刷，利用微電腦實(shí)現(xiàn)邏輯控制通過(guò)補(bǔ)償變壓器進(jìn)行調(diào)壓，從而達(dá)到延長(zhǎng)使用壽命、加快響應(yīng)速度、提高可靠性的目的。

2 系統(tǒng)基本原理

穩(wěn)壓器主要由主電路、單片機(jī)、檢測(cè)電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)及報(bào)警接口電路等單元構(gòu)成。如圖1所示。圖中各電壓有如下關(guān)系：

    由圖1可知，微電腦通過(guò)電壓采樣電路檢測(cè)并計(jì)算出需要補(bǔ)償?shù)碾妷骸鱑，由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)改變雙向晶閘管導(dǎo)通組合來(lái)補(bǔ)償輸入電壓（Ui），使穩(wěn)壓器的輸出電壓（Uo）保持穩(wěn)定，從而達(dá)到穩(wěn)壓的目的（工作原理見(jiàn)參考文獻(xiàn)1）。為使操作簡(jiǎn)單易行，充分利用微電腦的功能，設(shè)置了完善的自檢系統(tǒng)。

3 幾個(gè)問(wèn)題的討論

3.1 變壓器的投入問(wèn)題

與文獻(xiàn)2相比，變壓器投入造成合閘飽和所形成的浪涌電流較大。為減小鐵心體積，一般變壓器的工作磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm選在B－H曲線(xiàn)接近拐點(diǎn)處，合閘瞬間最壞情況是磁感應(yīng)強(qiáng)度最大為2Bm＋Br（剩磁），顯然變壓器將出現(xiàn)飽和，造成晶閘管損壞和電壓波形的畸變。為防止合閘瞬間飽和，可選擇Bm≤Bs/3。

3.2 觸發(fā)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題

晶閘管作為電流控制器件，當(dāng)觸發(fā)脈沖的持續(xù)時(shí)間較小時(shí)，脈沖幅度必須相應(yīng)增加。同時(shí)，脈沖寬度也取決于陽(yáng)極電流達(dá)到擎住電流的時(shí)間。在本系統(tǒng)中，由于感性負(fù)載的存在，陽(yáng)極電流上升率較低，若不施加較強(qiáng)的寬脈沖觸發(fā)，則晶閘管往往不能維持導(dǎo)通狀態(tài)。考慮負(fù)載是感性的，本系統(tǒng)采用電平觸發(fā)，其缺點(diǎn)是晶閘管損耗較大。

3.3 晶閘管阻斷問(wèn)題

晶閘管是一種雪崩式器件，這種器件的導(dǎo)通是由于在中間集電結(jié)上載流子的成倍增加引起的，在應(yīng)用過(guò)程中，影響關(guān)斷時(shí)間的因素有結(jié)溫、通態(tài)電流及其下降率、反向恢復(fù)電流下降率、反向電壓及正向dv/dt值等。其中以結(jié)溫及反向電壓影響最大。結(jié)溫愈高，關(guān)斷時(shí)間愈長(zhǎng)；反壓越高，關(guān)斷時(shí)間愈短。

在系統(tǒng)中，由于感性負(fù)載的存在，在換流過(guò)程中，電感兩端會(huì)產(chǎn)生很高的反電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)異常電壓加在晶閘管兩端，容易引起晶閘管損壞。為防止這種情況，通常應(yīng)采用浪涌電壓吸收電路。

3.4 dv/dt、di/dt效應(yīng)問(wèn)題

晶閘管的斷態(tài)電壓上升率dv/dt較大的時(shí)候，有可能在比它的正向轉(zhuǎn)折電壓低得很多的電壓下導(dǎo)通。如果電路上的dv/dt超過(guò)器件允許的dv/dt值時(shí)，晶閘管就會(huì)誤導(dǎo)通而失去阻斷能力。在應(yīng)用電路中，將晶閘管的門(mén)極通過(guò)電阻與陰極相連，從外部將位移電流旁路掉，以防止dv/dt引起的誤導(dǎo)通。

di/dt過(guò)大容易造成晶閘管擊穿，在電路中，采用前沿陡峻的強(qiáng)電平觸發(fā)以增大初始導(dǎo)通面積，進(jìn)而改善di/dt容量。

由于dv/dt較大引起的誤觸發(fā)和di/dt過(guò)大引起的晶閘管擊穿現(xiàn)象，其后果是十分嚴(yán)重的。從圖1可以看出，這種情況的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致直通現(xiàn)象，造成晶閘管的損壞甚至損壞變壓器。在電路設(shè)計(jì)中，采用可靠的晶閘管通斷檢測(cè)及限流措施，可以避免這種故障