專利名稱：一種晶閘管功率控制觸發(fā)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及晶閘管觸發(fā)和控制，尤其是涉及一種晶閘管功率控制觸發(fā)方法。
背景技術：
在20世紀60年代，隨著晶閘管的出現(xiàn)，控制理論與計算機控制技術的結(jié)合，大力地推動 了晶閘管交流調(diào)壓、調(diào)功控制技術在現(xiàn)代工業(yè)中的應用，為現(xiàn)代工業(yè)提供了高效、高性能的 電源動力。目前，對晶閘管的觸發(fā)控制主要有兩種控制方式， 一為脈沖調(diào)相的移相觸發(fā)，移 相觸發(fā)輸出為恒定的電壓或電流，其存在的缺點是導致電網(wǎng)電壓的波形發(fā)生畸變以及產(chǎn)生對 周圍用電設備的諧波干擾。另一種觸發(fā)方式為過零觸發(fā)，過零觸發(fā)其輸出為整周波，通過改 變一定時間內(nèi)導通的周波數(shù)而改變負載得到的平均功率，消除了移相觸發(fā)給電網(wǎng)帶來的諧波 污染，其缺點在于輸出整周波時對電網(wǎng)存在沖擊，而且過零觸發(fā)對負載電流沒有抑止作用。
晶閘管導通、關斷條件，圖l為晶閘管模型示意。
晶閘管導通條件 一是晶閘管陽極(A)與陰極(K)間必須加正向電壓，二是控制極( G)與陰極(K)也要加正向電壓。以上兩個條件必須同時具備，晶閘管才會處于導通狀態(tài)。 另外，晶閘管一旦導通后，即使降低控制極電壓(GK間電壓)或去掉控制極電壓，晶閘管仍 然導通。
晶閘管關斷條件降低或去掉加在晶閘管陽極至陰極之間的正向電壓(AK間電壓)，使 陽極電流小于最小維持電流以下。
圖2為晶閘管主回路(單相控制主回路)，圖3為晶閘管主回路(兩相控制主回路)，圖 4為晶閘管主回路(三相控制主回路)。
現(xiàn)有技術一通過移相觸發(fā)控制晶閘管的輸出功率
以單相控制主回路為例，如圖2晶閘管主回路，晶閘管KP1與KP2反并聯(lián)連接，通過控制 晶閘管的導通角度來控制電阻R兩端的電壓。通過移相觸發(fā)控制晶閘管輸出功率時，其電網(wǎng) 波形、控制角a與輸出波形Ua，如圖5所示，圖5為移相觸發(fā)波形。
圖5中，通過控制控制角a的大小(1S0 0度)從而控制晶閘管的導通角度，最終達到 控制輸出電壓的目的；當控制角a逐漸減小時，晶閘管的導通角增大，輸出電壓增大，反之 ，當控制角a逐漸增大時，晶閘管的導通角減小，輸出電壓減小。及電阻R兩端所獲得的電壓Ua隨a角度的變化而變化，從改變負載R得到的功率。
圖6為移相觸發(fā)控制角a與諧波含量關系，當控制角a越大時，輸出電壓諧波含量越大 ，最高時可達1000%以上，對電網(wǎng)存在嚴重的諧波污染，尤其是當負載功率越大，對電網(wǎng)的 諧波污染越嚴重。
圖7為移相觸發(fā)控制角a與功率因數(shù)關系，當控制角a越大時，功率因數(shù)越低，當功率 因數(shù)越低時，造成嚴重的電能浪費。
現(xiàn)有技術二通過過零觸發(fā)控制晶閘管的輸出功率
以單相控制主回路為例，如圖2晶閘管主回路，晶閘管KP1與KP2反并聯(lián)連接，通過過零 觸發(fā)方式控制晶閘管輸出功率，晶閘管每次輸出均為全波形式，通過改變一定時間(周期T )內(nèi)導通的周波數(shù)而改變負載R得到的平均功率，其電網(wǎng)波形、觸發(fā)信號與輸出波形Ua如圖8 所示，圖8為過零觸發(fā)波形。
圖8中，在周期T內(nèi)，當晶閘管導通時處于全導通狀態(tài)，此時觸發(fā)a4度，輸出波形為整 周波；當晶閘管關斷時不輸出。通過控制周期T內(nèi)輸出的整周波數(shù)(即周期T內(nèi)輸出周波的百 分比)來控制周期T內(nèi)的平均輸出功率，從改變負載R得到的平均功率。
過零觸發(fā)控制時，晶閘管每次導通均為全導通，截止時全關斷。其輸出波形為正弦整周 波，因此對電網(wǎng)無諧波干擾，其功率因數(shù)也相當高。但是，當晶閘管導通時為全開通狀態(tài)， 對負載電流無調(diào)節(jié)作用，因此當負載功率越大時，其對電網(wǎng)的電流沖擊也越大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種功率因數(shù)高、諧波含量小、節(jié)能、能對電流調(diào)節(jié)的一種晶閘管 功率控制觸發(fā)方法，解決純移相觸發(fā)帶來的功率因數(shù)低，諧波污染大的問題以及解決純過零 觸發(fā)晶閘管導通時段對負載電流無調(diào)節(jié)的問題。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案 一種晶閘管功率控制觸發(fā)方法，在進行 負載功率調(diào)節(jié)過程中，控制周期T內(nèi)有導通的周波數(shù)和關斷的周波數(shù)，在周期T內(nèi)的導通的周 波上有控制角a 。
本發(fā)明采用晶閘管觸發(fā)控制方式，通過控制周期T內(nèi)輸出的周波數(shù)來控制周期T內(nèi)的平均 輸出功率，同時可對導通周波的控制角a進行調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的有益效果是使用本發(fā)明的觸發(fā)方式進行功率控制(即晶閘管功率控制觸發(fā)方 法)具有
1、功率因數(shù)高；2、諧波含量?。?、相對移相觸發(fā)方式節(jié)能；4、彌補了純過零觸發(fā)對電流無調(diào)節(jié)的缺陷。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中 圖l為晶閘管模型示意圖2為晶閘管主回路圖(單相控制主回路)； 圖3為晶閘管主回路圖(兩相控制主回路)； 圖4為晶閘管主回路圖(三相控制主回路)； 圖5為移相觸發(fā)波形圖6為移相觸發(fā)控制角a與諧波含量關系圖； 圖7為移相觸發(fā)控制角a與功率因數(shù)關系圖； 圖8為過零觸發(fā)波形圖9為本發(fā)明觸發(fā)控制信號與輸出波形示意圖(a角度可調(diào)節(jié))； 圖10為本發(fā)明觸發(fā)方式控制角a與功率因數(shù)的關系圖； 圖ll為本發(fā)明觸發(fā)方式控制角a與諧波含量的關系圖； 圖12為本發(fā)明觸發(fā)方式控制角a的大小對輸出電流的影響關系圖； 圖13為本發(fā)明與其它傳統(tǒng)觸發(fā)方式輸出波形對比圖。
具體實施例方式
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征 和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述， 均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。S卩，除非特別敘述，每個特征只是一 系列等效或類似特征中的一個例子而已。
一種晶閘管功率控制觸發(fā)方法，在進行負載功率調(diào)節(jié)過程中，控制周期T內(nèi)有導通的周 波數(shù)和關斷的周波數(shù)，在周期T內(nèi)的導通的周波上有控制角a 。 (1)本發(fā)明的觸發(fā)控制方法
以單相控制主回路為例(如圖2晶閘管主回路)，如圖9所示，本發(fā)明晶閘管功率控制觸 發(fā)方法采用改變一定時間內(nèi)導通的周波數(shù)來改變負載得到的平均功率；同時，在保證功率因 數(shù)，降低了諧波的同時，對周期T內(nèi)導通周波的控制角a進行調(diào)節(jié)，使得負載電流限制在允 許的范圍之內(nèi)，從而達到對負載進行調(diào)功的目的。此方式保證了高功率因數(shù)，降低了諧波污
5染，同時可對負載電流起到適當?shù)恼{(diào)節(jié)作用。
在本發(fā)明控制觸發(fā)方法下，當控制角《=0度時，晶閘管工作于純過零觸發(fā)方式，此時 當晶閘管導通時，輸出電壓為整周波，當晶閘管截止時處于全關斷狀態(tài)，輸出波形如圖8所 示。由于本發(fā)明控制觸發(fā)方法下控制角a可調(diào)，通過調(diào)節(jié)a角，在周期T內(nèi)當晶閘管導通時 ，其輸出為非整周波，當晶閘管截止時，輸出全關斷，輸出波形如圖9所示。
(2) 本發(fā)明控制觸發(fā)方法中控制角a與功率因數(shù)的關系 控制a與功率因數(shù)的關系如圖10，當控制角a小于75度時，其功率因數(shù)大于O. 9;當控
制角a小于60度時，其功率因數(shù)大于0.95。
(3) 本發(fā)明控制觸發(fā)方法中控制角a與諧波含量的關系 控制角a與諧波含量的關系如圖ll，當控制角a小于70度時，其諧波含量小于52%;當
控制角a小于60度時，其諧波含量小于40%。
(4) 本發(fā)明控制觸發(fā)方法中控制角a對輸出電流的調(diào)節(jié)
由于在晶閘管導通時輸出為非整周波，輸出電壓相比整周波電壓小，負載電流相對減小 ，此時控制角a的大小對輸出電流的影響如圖12。
由圖12可以看出，當控制角a從75度到0度的調(diào)節(jié)過程中，最大可將負載電流降低20% ，既達到對負載電流有20%的調(diào)節(jié)作用，又可在實際應用中適當減小負載對電網(wǎng)的沖擊電流
(5) 結(jié)合圖IO、圖ll、圖12，本發(fā)明控制觸發(fā)方法進行調(diào)功控制時，當控制角a小于 75度(不特定于75度，可適當放寬或減小a角度)，可達到輸出電源功率因數(shù)高，諧波含量 小的目的，同時可以通過控制a角對負載電流進行適度調(diào)節(jié)。
圖13中分別為移相觸發(fā)、過零觸發(fā)及本明控制觸發(fā)的輸出波形對比。相比移相觸發(fā)方式 ，本發(fā)明采用的觸發(fā)方式有功率因數(shù)高、諧波含量低的優(yōu)點；相比過零觸發(fā)方式，本發(fā)明采 用的觸發(fā)控制方式解決了過零觸發(fā)方式無法對輸出電流進行控制的缺點。
本發(fā)明觸發(fā)控制方式不僅限于單相電源控制，也適用于兩相電源控制，三相電源控制。 本發(fā)明還可以通過晶閘管對同相位不同電壓等級的電源進行疊成控制也可完成相同功能。
本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式
。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征 或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
1.一種晶閘管功率控制觸發(fā)方法，其特征在于在進行負載功率調(diào)節(jié)過程中，控制周期T內(nèi)有導通的周波數(shù)和關斷的周波數(shù)，在周期T內(nèi)的導通的周波上有控制角α。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶閘管功率控制觸發(fā)方法，其特征在于在進行負載功率調(diào)節(jié)過程中，控制周期T內(nèi)有導通的周波數(shù)和關斷的周波數(shù)，在周期T內(nèi)的導通的周波上有控制角α。本發(fā)明具有優(yōu)點是1.功率因數(shù)高；2.諧波含量小；3.相對移相觸發(fā)方式節(jié)能；4.彌補了純過零觸發(fā)對電流無調(diào)節(jié)的缺陷。
文檔編號H02J3/18GK101662153SQ20091030641
公開日2010年3月3日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者周英懷 申請人:四川英杰電氣有限公司