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QTM係列晶閘管觸發模塊的應用

作者: 時間:2014-10-13

隨著晶閘管模塊的廣泛應用,其觸發控製線路的設計問題也隨之體現出來,傳統的脈衝變壓器觸發線路設計複雜、成本高、分立元件多及故障率高,在使用中急需可靠性高、線路簡單、成本低的模塊化觸發電路。

利用 MOC 係列光電耦合器 做驅動電路的觸發模塊應運而生。但由於 光電耦合器 的斷態電壓臨界上升率參數( dv/dt )比較低(隻有 600V/ μ s ),因而不可避免的造成在初始上電時會給晶閘管一個觸發脈衝,造成晶閘管瞬間誤導通現象。這種瞬間誤導通,不僅給負載造成損害,也給電網帶來電流衝擊,影響電網質量,並且給晶閘管模塊也帶來極大的浪湧電流衝擊。在工業加熱、烘箱、烘房加熱及無功功率補償中電容投切的實際使用中,由於加熱器在冷態電阻很小及電容在初始狀態時電阻趨近於零,因此,經常發生上電時的湧流損壞晶閘管模塊。

為了避免上述現象,增加觸發功率,齊齊哈爾AG平台電子有限公司開發了 QTM 係列觸發塊。它采用高 dv/dt 參數的大功率器件 IGBT ( dv/dt 參數達到 5000V/ μ s )做驅動元件,不僅提高了驅動能力,而且有效的避免了晶閘管模塊上電時的誤導通現象。

1、工作原理

工作原理框圖見圖1

外界控製信號加到觸發塊的控製端時,經過內部的光電隔離器件加到 IGBT 的驅動控製電路,驅動電路輸出高電位並輸出到 IGBT 的柵極,柵極的高電位驅動 IGBT 導通, IGBT 通過電壓轉換電路提供的能量輸出觸發電流,驅動晶閘管導通。

當負載端由於某種原因出現過大的電流時,觸發模塊內部的保護電路會動作,使 IGBT 的柵極電壓變為低電平,使 IGBT 由導通變為截止。因此 IGBT 不會因為過電流而過熱損壞。

當電網中出現過高的電壓脈衝時,內部保護電路也會動作並泄放掉高電壓,以保護 IGBT 不會因過電壓而擊穿損壞。

在觸發塊中還設計了幹擾抑製電路以濾除電網中的各種幹擾脈衝,防止因幹擾脈衝造成的誤觸發。

根據觸發方式,模塊分為電壓過零觸發和隨機觸發兩種:QTM400為過零型觸發模塊,QTM401為隨機型觸發模塊。

2、特點

QTM400 係列觸發模塊采用 PCB 線路板直插式的焊接安裝方式,具有連接可靠、使用方便、尺寸小的特點,它強大的門極觸發功率適用於各種電流容量的晶閘管;輸入與輸出之間采用光電隔離,絕緣電壓不小於交流 5300V ,適用於額定電壓在 110V-380V AC 的主電路。

圖2為QTM型觸發模塊驅動一晶閘管模塊時的測試波形,圖3為MOC係列光電耦合器驅動同一模塊的測試波形。

圖2 QTM係列觸發模塊測試波形

圖3 MOC光耦驅動的觸發模塊測試波形

圖2中的縱坐標每方格為5V,圖3中的縱坐標每方格為20V;兩圖中的橫坐標每方格均為2ms即2000μs,每小格為400μs。

通過圖2和圖3的比較可以看出, QTM 係列觸發模塊的過零觸發開通電壓不到 10V , 而 MOC 光電耦合器驅動的過零觸發模塊的觸發開通電壓達到 30V 以上 ; QTM 係列觸發模塊的過零觸發開通時間不到 400μs ,而光電耦合器驅動的過零觸發模塊的觸發開通時間超過 700μs 。

QTM型觸發模塊具有很低的開通電壓和短的開通時間,不僅減小了對負載的電流衝擊,而且避免了晶閘管模塊在開通時諧波的產生,從而減小和避免了對電網質量的幹擾。