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TCA785移相控制芯片应用方法的改进 时间：2011-07-25 01:01:17 来源： 作者： 摘要：TCA785是德国西门子公司生产的一种性能优秀的移相控制芯片，该器件具有温度适应范围宽，对过零点的识别更加可靠，输出脉冲的整齐度更好，移相范围更宽等优点，此外，由于TCA785的输出脉冲宽度可以手动自由调节，因此，该器件可广泛应用在晶闸管控制系统中。文章根据TCA785芯片的使用特点以及在逆变器实际运用中可能出现的一些问题，提出了一种改进的设计方法。 １　引言 目前大功率逆变电源的直流部分一般利用三相桥式整流方式来实现，可以采用全控或者不控方式。全控桥式整流主要通过改变晶闸管触发相位的方法来调节直流母线电压的高低，此时需要检测三相交流电压的相位以实现同步触发，这通常必须使用专用的移相控制芯片实现。笔者在研制一台三相工频输入、输出为１１５Ｖ的３０ｋＶＡ舰用４００Ｈｚ中频电源的可控整流部分时，采用ＴＣＡ７８５芯片成功地实现了三相整流桥的移相控制。２　ＴＣＡ７８５移相控制芯片简介 ＴＣＡ７８５是德国西门子（Ｓｉｅｍｅｎｓ）公司开发的第三代晶闸管单片移相触发集成电路，与其它芯片相比，ＴＣＡ７８５具有温度适用范围宽，对过零点的识别更加可靠，输出脉冲的整齐度更好，移相范围更宽等优点。另外，由于它输出脉冲的宽度可手动自由调节，所以适用范围更为广泛。 ＴＣＡ７８５的基本引脚波形如图１所示。其中５脚为外接同步信号端，用于检测交流电压过零点。１０脚为片内产生的同步锯齿波，其斜坡最大及最小值由９、１０两脚的外接电阻与电容决定。通过与１１脚的控制电压相比较，在１５和１４脚可输出同步的脉冲信号，因此，改变１１脚的控制电压，就可以实现移相控制，脉冲的宽度则由１２脚外接电容值决定[1]，当选择双窄脉冲的驱动方式时，１２脚应接１５０ｐＦ电容。实际上，有几十个微秒的脉冲宽度即可使晶闸管正常导通。３ 使用ＴＣＡ７８５实现相控整流 实现三相桥式相控整流的一般方法是利用三相同步变压器从电源进线端引入三路同步信号，这样，将同步信号整形后分别输到三片ＴＣＡ７８５（编号为Ａ、Ｂ、Ｃ）的５脚，就能控制６只晶闸管，然后通过引脚复用即可实现双窄脉冲方式驱动。双窄脉冲方式由于驱动脉宽窄，因而可以有效地减小驱动用脉冲变压器的体积，防止磁芯饱和[２]。该方法的主电路及同步变压器如图２所示，三片ＴＣＡ７８５芯片的引脚与所控制的晶闸管的对应关系如表１所列。晶闸管通过一个／Ｙ型同步变压器为ＴＣＡ７８５提供同步信号，当进线相序（如图２所示）为正序Ａ、Ｂ、Ｃ时，同步变压器的三个输出端所对应的中性点的实际电压向量为ＡＣ、ＢＡ、ＣＢ，将ＡＣ接至ＴＣＡ７８５（Ａ），ＢＡ接至ＴＣＡ７８５（Ｂ），ＣＢ接至ＴＣＡ７８５（Ｃ），即可实现正序输入时晶闸管的同步驱动。现以Ｔ５～Ｔ１换流为例进行分析：Ｔ５至Ｔ１管自然换流点滞后于Ａ相由负到正过零点３０°，即ＴＣＡ７８５（Ａ）的１５脚输出至少应该滞后于该过零点３０°，而电压ＡＣ由负到正过零点正好滞后于Ａ相３０°，因而用ＡＣ作为ＴＣＡ７８５（Ａ）的同步信号就可以实现最大范围的移相控制[３]。表1 三片TAC785引脚及其对应的晶闸管 TCA785引脚 晶闸管 晶闸管 785（A）15脚 T1 T6 785（C）14脚 T2 T1 785（B）15脚 T3 T2 785（A）14脚 T4 T3 785（C）15脚 T5 T4 785（B）14脚 T6 T5 其它晶闸管的分析与此类似，即用相应的线电压代替相电压作为同步信号。图３所示是一个周期的驱动时序。从Ａ相的自然换流点开始，上、下桥臂晶闸管驱动顺序分别为：１１３３５５１和６２２４４６６。 ４　ＴＣＡ７８５使用中出现的问题 ４．１ 电源进线电压的相序问题及解决方法 实验发现，如果直接利用同步变压器的输出作为同步信号，只能在一种输入相序（正序或者逆序）下工作，一旦输入相序接法改变，整流就不能正常进行。当输入相序为正序时，根据前述接线方法，可以使相控整流正常工作，但是当输入相序变为逆序Ａ、Ｃ、Ｂ时，ＴＣＡ７８５（Ａ）的同步信号变为ＡＢ，ＴＣＡ７８５（Ｂ）的同步信号将变为ＣＡ，ＴＣＡ７８５（Ｃ）的同步信号变为ＢＣ，而芯片的输出与晶闸管的对应关系不变，于是，此时上、下桥臂晶闸管的驱动顺序将分别变为：５５３３１１５和６４４２２６６，而正确的驱动顺序应当为：１１５５３３１和２６６４４２２。可见，实际的驱动顺序比正确的驱动顺序超前１２０°，此时运行就会出现故障。在实验中发现，当输入接成逆序时会出现一相进线没有电流的情况，且装置启动时直流平波电抗器有振动，这在电源输出功率过大时会损坏晶闸管。 实际上，由于三相全控桥式整流各管可以互换，因此通过改进同步信号获取电路即可做到整流与输入相序无关，从而防止了