交流固態(tài)功率控制器控制技術(shù)

摘要：為了減少交流供電系統(tǒng)的電磁干擾，設(shè)計了一種實用的交流固態(tài)功率控制器，其采用兩只反向連接的MOSFET共同作為固態(tài)功率開關(guān)器件，通過適當?shù)拈_關(guān)時序控制和利用MOSFET的固有單向?qū)щ娦?，實現(xiàn)了交流固態(tài)功率控制器的過零開通關(guān)斷功能。根據(jù)其原理制作了原理樣機并進行了試驗驗證，結(jié)果表明該控制方法切實可行。該控制方法替代了現(xiàn)有的雙向可控硅與過零檢測的方法，對交流電氣負載進行控制，并達到一次觸發(fā)、自然過零開通和關(guān)斷、無干擾、功耗低的目標。

關(guān)鍵詞：交流固態(tài)功率控制器；零電壓開通；零電流關(guān)斷；過零檢測

中圖分類號：TN911—34文獻標識碼：A文章編號：1004—373X（2012）18—0182—03

引言

在交流供電系統(tǒng)[1]中，為了減少對供電系統(tǒng)和環(huán)境的電磁干擾，要求控制系統(tǒng)具有使固態(tài)功率開關(guān)在線路電壓過零時接通和線路電流過零時斷開[2—4]的功能。目前普遍使用雙向可控硅[5]作為固態(tài)功率開關(guān)，配以專用的過零檢測專用器件實現(xiàn)。該方法存在著接通電壓降大、自身功耗大、每次過零后都需要一次觸發(fā)、觸發(fā)電路有延時等弊病。在中小功率負載控制的領(lǐng)域有著較大的局限性。

交流固態(tài)功率控制器[6—7]是與固態(tài)配電系統(tǒng)相配套的控制負載通斷的開關(guān)裝置。具有無觸點、無電弧、無噪聲、響應(yīng)快、電磁干擾小、壽命長、可靠性高以及便于計算機遠程控制等優(yōu)點。該文應(yīng)用交流電壓和電流的交變特性和MOSFET的寄生二極管的單向?qū)щ娞匦詫芍环聪虼B的固態(tài)功率開關(guān)[8—9]進行交替控制，實現(xiàn)了交流固態(tài)功率控制器零電壓開通零電流關(guān)斷功能，并通過原理樣機驗證了其可行性與優(yōu)越性。

1總體框圖

如圖1所示，交流固態(tài)功率控制器主要完成交流負載的開通、關(guān)斷及保護功能，其主要由隔離電源、隔離接口電路、控制和邏輯單元組成。

交流固態(tài)功率控制器的供電電源為+5V，經(jīng)過隔離后給內(nèi)部各模塊供電?？刂朴嬎銠C進行通過離散狀態(tài)、開關(guān)命令以及通信總線接口與交流固態(tài)功率控制器交聯(lián)，實現(xiàn)對交流負載的控制、狀態(tài)監(jiān)控與保護。所有信號采用磁隔離技術(shù)與外部隔離，提供了更加穩(wěn)定的轉(zhuǎn)化性能。

2控制和邏輯單元

如圖2所示，控制和邏輯單元是交流固態(tài)功率控制器的核心單元。其又可分為控制單元和邏輯單元兩個部分?？刂茊卧ㄟ^電壓及電流采樣電路可以獲得交流固態(tài)功率控制器的電壓及電流信息，根據(jù)電流信息進行I2T及熱記憶保護。并將交流負載的狀態(tài)通過SCI串行通信總線上報給控制計算機。