专利名称：三相过零触发可控硅调功器的制作方法
技术领域：
本实用新型发明属于可控硅调功器的改进。
在国内外电加热系统中，以可控硅为开关元件，进行功率控制，多采用二位式通断控制或移相控制，前者温度控制精度较低，而后者虽然控制精度较高，但负载得到的电压波形是正弦波形的一部分，其傅立叶分解中的高次谐波将引起电网波形的畸变，并产生射频干扰。为克服上述两种调功方式的缺点，目前生产了过零触发可控硅调功设备，但触发电路大都由分立元件组成，并且触发电路同步信号的取得，需要同步变压器，脉冲输出需要脉冲输出变压器，触发电路结构复杂，此外调功器的主电路通常是由六只可控硅或由三只双向硅组成，因此原调功器的体积较大、成本高、调整不方便、运行可靠性较低。
本实用新型发明的目的是以提高温度控制精度降低成本和克服高次谐波引起电网波形的畸变和射频干扰为前题，改进目前电加热系统功率控制设备的电路的结构和性能，使触发电路集成化，实现高低压电路的光电隔离，省去传统的触发电路中的同步变压器和脉冲变压器，减少主电路中所用单向可控硅的数目，大幅度地消减电路器件，从而提供一种造价较低、便于调试、运行可靠的三相过零触发可控硅调功器。
以下结合
三相过零触发可控硅调功器的发明内容图1是三相过零触发可控硅调功器的原理框图。
图2是三相过零触发可控硅调功器的触发电路图。
图3是三相过零触发可控硅调功器的主电路图。
图4是三相过零触发可控硅调功器的实施例。
在图1中F1是直流稳压电源，F2是低压V／ (H)/(T) 转换电路，F3是光电耦合电路，F4是零电压脉冲发生电路，F5是功率控制及保护电路，F9是电流－电压转换电路，F6是用户对称阻性负载(Y接或△接均可)。F7是温度传感器，其信号输入F8中。F8是PID温度调节器，其中F6、F7、F8是调功器以外的负载和温度检测设备。
现有的三相过零触发可控硅调功器，一般包括直流稳压电源、触发电路和主电路。本调功器的特征是引入了集成化的触发电路和用三只单向可控硅元件配合二极管组成的主电路。集成化的触发电路是由低压V／ (H)/(T) 转换电路F2、高低压光电隔离电路F3、含三块集成片的三相电压过零脉冲发生电路F4和电流－电压转换电路F9组成。F2通过F3控制F4。F9将F8输出的电流信号转换为电压信号输入F2中以控制方波占空比。F1向F2提供直流电压。F2将直流电压信号转换为在一定采样周期中的矩形波脉宽，使其比值 (H)/(T) 在一定范围内连续可调以控制F4是否输出触发脉冲。F3的后级F4直接由三相交流电源JLY供电，为此F3起了将高低压电路实行光电隔离作用，这是本调功器的一个特点。
在图2中集成电路IC1是具有正反馈作用的比较器。电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和电容C1为阻容环节。DW1、DW2是起限幅作用的稳压二极管。以上几部分组成了三角波发生器。三角波周期可通过改变开关K的接点位置以串接不同阻值的电阻来调节。集成电路IC2与电阻R8、R9、R10、R11组成电压比较器。FY和ZY分别是由F1提供的负、正电源。XL为0－10mA电流信号。电压比较器将三角波与XL转化来的直流电压信号进行比较，实现自动调节或与ZY在电位器R11上的压降进行比较，实现手动调节。为使电流信号为零时，占空比输出H／T恰好为零，在IC2的正输入端引入一个恒定的负电压，这个负电压由FY在R8上的压降获得。三相过零触发可控硅调功器中的低压V／ (H)/(T) 转换电路F2是由上述的三角波发生器和电压比较器组成。
集成电路IC3、IC4、IC5和发光二极管LED组成光电耦合电路F3。集成电路IC6、IC7、IC8，电阻R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25，电容C2、C3、C4、C5、C6、C7组成零电压脉冲发生电路F4。电阻R12、R13组成电流－电压转换电路F9。三相过零脉冲发生电路F4通过星接降压电阻R23、R24、R25使三个过零脉冲集成电路IC6、IC7、IC8直接与输入交流电源相接，它所产生的电压过零脉冲与可控硅的控制极相接，不用同步变压器和脉冲变压器，与现有的触发电路相比不仅降低了造价而且还可以节省触发电路的能量消耗，这是本实用新型的又一个特点。图2中的A、B、C为三相输入电源，a、b、c为三相输出脉冲，阿拉伯数字〔2〕、〔4〕、〔5〕、〔7〕、〔8〕、〔9〕、〔10〕、〔11〕、〔13〕为集成电路块管角号，从图2中不难看出三相调功器的触发电路主要是由八块集成电路组成无一分立半导体器件，这也是本调功器的一个特点。
在图3中T1、T2、T3是单向可控硅，D1、D2、D3是整流二极管，Rym1、Rym2、Rym3是压敏电阻，R是用户对称阻性负载即F6。XD1、XD2、XD3是指示灯。A1、A2、A3是电流互感器及电流表。LJ1、LJ2是过流继电器。RD1、RD2、RD3是快速熔断器。A、B、C与a、b、c在图2中说明不再重复。
以上器件组成了三相过零触发调功器的主电路。这个主电路功率控制器件仅用三只单向硅配合三只二极管组成，这是该调功器的又一特点。
在图4中，BY、D7、D8、D9、D10、C8、C9、C10、C11及IC9、IC10组成了直流稳压电源，向触发电路提供直流电源，其余部分的符号已在图2或图3的说明中介绍，此处不再重复，其各种集成块的型号及电阻电容参数如下
IC1、IC2的型号可选用μA741IC3、IC4、IC5的型号可选用117IC6、IC7、IC8的型号可选用3059IC9的型号可选用7815IC10的型号可选用7915R1、R11、R13、R16、为1KΩ R9为2KΩR2、R5、R14为100KΩ R10为9KΩR3为11KΩ R12为2.7KΩR4为200KΩ R15为820ΩR6为40KΩ R17、R18、R19为10KΩR7、R20、R21、R22为47KΩ R23、R24、R25为15KΩR8为45KΩC1为32μFC2、C3、C4为1μFC8、C9、C10、C11为220μF以上制成的调功器，已经过运行考验与现有的调功器比较，本实用新型克服了二位式通断控制温度控制精度低和移相控制引起电网波形畸变并产生射频干扰的缺点。由于触发电路的集成化，采用了高低压隔离的光电耦合器件，节省了传统的同步变压器和脉冲变压器，加之主电路的简化，使整个调功器的电路结构简捷，所以本实用新型发明的三相过零触发可控硅调功器具有造价较低，便于调试，精度高，运行可靠等优点。可广泛应用于各种电阻性负载加热系统，以实现对电功率及温度的自动控制。
权利要求1.一种三相过零触发可控硅调功器，一般包括直流稳压电源、触发电路和主电路，其特征在于引入集成化的触发电路和用三只单向可控硅元件配合二极管组成的主电路。
2.按照权利要求1，所述的三相过零触发可控硅调功器，其特征在于集成化的触发电路由低压V／ (H)/(T) 转换电路F2、高低压光电隔离电路F3、含三块集成片的三相电压过零脉冲发生电路F4和电流－电压转换电路F9组成，F2通过F3控制F4。
3.按照权利要求2，所述的三相过零触发可控硅调功器，其特征在于三相过零脉冲发生电路F4通过星接降压电阻R23、R24、R25使三个过零脉冲集成电路IC6、IC7、IC8直接与输入交流电源相接，它所产生的电压过零脉冲与可控硅的控制极相接，不用同步变压器和脉冲输出变压器。
专利摘要三相过零触发可控硅调功器，属于可控硅调功器的改进。本实用新型发明的特点是使触发电路集成化，采用光电耦合器件，使高、低压隔离，并省去传统的同步变压器和脉冲变压器；主电路由三支单向可控硅元件配合二极管组成，从而降低了整机造价。该设备运行可靠、精度较高、便于生产和调试。并且对于电网无波形污染和射频干扰。可广泛应用于各种电阻性负载加热系统，实现对电功率及温度的自动控制。
文档编号H02M5/257GK2031975SQ8820496
公开日1989年2月1日 申请日期1988年5月6日 优先权日1988年5月6日
发明者常向荣, 张则章, 厐大勇, 徐钧津 申请人:天津师范大学