专利名称：通用“单元-插块”组合式触发器的制作方法
本类组合系列触发器包括“模拟”/“集成”/“数字”/“微机”触发器，属电力电子技术领域(OHZP)。可控整流电路接线形式繁多，要求触发特性各异，长期以来人们希望能设计制造出通用触发器。
最近十几年来，国内外采用专用集成芯片制成的集成触发器种类甚多，如我国上海生产的K C系列和西安生产的KC系列(采用国产芯片KC004、KJ004、或KC009、KJ009)；厦门产TY系列和西安产厚膜触发器HCA/HCL系列(采用进口芯片TCA785)等，但其产品(KCZ2、KCZ3、KCZ、KJZ3、KJZ6、HCL-KM-32、HCL-KM-33、HCL-KM-34等)均为专用触发器，也不具备通用性；TY-SM1、TY-SM2、TY-SM3产品通用性虽有所改进，但和分立器件触发器一样采用插板结构柜体组装，体大笨重，应用不便；近年来发展起来的微机触发器硬件电路简化，采用软件技术通用性强，使用灵活，是触发器发展的方向，数字集成触发器用硬件组成，现阶段我国已经达到应用成熟阶段，工人易于掌握，便于大量推广应用。反映上述背景技术的文件有KC系列可控硅触发器使用说明书”(机械部上海电器科学研究所，1983)；“KJ移相电路及控制板产品手册”(航天部西安691厂，1988)；“TY系列可控硅整机装置通用控制触发柜使用说明书”(厦门先锋实业公司，1988)；“晶闸管厚膜电路触发器及其应用”(中外合资西安科谊电子有限公司，1993)；“电力电子装置的微型计算机化设计”(梁汉滨、钟彦仔编著，机械工业出版社)。
现有触发器产品缺乏通用性和互换性的弊病必然导致触发器种类繁多、电路复杂、结构不统一、制造困难、应用不便。根据可控整流电路结构特点及其不同接线形式内在演变规律和近代微电子电路模块化发展趋势，发明人刘群提出采用“单元---插块化”结构，通过插接组合成所需的触发器，或在一块已设计好的印刷电路基板上通过改变硬件组合的方法、即通过改变插块数量和插入位置就可获得所需的多种触发电路，从而可满足任一种整流电路的需要。
现有多种触发电路，虽然不尽相同，但按形成触发脉冲的不同“功能”可划分为三种基本“单元”，其一是以移相功能为主的“同步”单元；其二是以脉冲形成为主的“分路”单元；其三是以触发为主的“输出”单元，各单元均可划分成若干个各自相同的电路(“相”电路、“拍”电路、“路”电路)，各电路制成可拆卸的模块(带插针)、插块结构(带插头)、或电路块结构(带引线)，则各单元具有不同数量的插块或电路块，但同一单元各插块或电路块的电路组成及工作原理都是一样的。选择不同类别的插块进行连接，或者将它们在印刷电路基板插座上进行组合就可组成多种触发电路。本发明三种“单元”及其插块或电路块的主要作用是1、“同步”单元及其“相”插块(或“相”电路块)对某一相同步电源的一个整周期产生1、2、3、6个脉冲，如产生相位差是180°的二个移相脉冲，或产生相位差360°的单脉冲；或产生相位差60°的六脉冲；脉冲的宽度、对称度、初始位置、限位保护等均可调节、整定；具有脉冲门k2及其开关K2，可对脉冲进行“开放——封锁”控制，移相控制方法不限(可采用锁相、同步振荡、垂直控制、脉冲计数、微机软件等)。“相”插块(或“相”电路块)的数量等于触发器同步电压相数，常用取值范围＝1～6，在组合图上的位置标记为a，b，……，或±a，±b……。
2、“分路”单元及其“拍”插块(或“拍”电路块)将同步单元产生的脉冲按一定要求转化为双脉冲并分流为两个通道进行传递其中“+1”通道专门传送正向脉冲；“-1”通道专门传送负向脉冲；具有脉冲门(k1)，及其开关(K1)，可对其脉冲进行“开放—封锁”控制。“拍”插块(或“拍”电路块)的数量等于整流电路的拍数，取值为1或2，“拍”插块(或“拍”电路块)＝1，说明是单拍整流电路，其组合图位置标记为“+1”或“-1”；“拍”插块(或“拍”电路块)＝2，说明是双拍整流电路，其组合图位置标记为“+1”和“-1”。
3、“输出”单元及其“路”插块(或“路”电路块)将分路单元传送的各路脉冲经处理后(如整形、放大、耦合、隔离等)输至可控硅。输出单元的插块数量等于触发器输出触发脉冲的路数(或等于整流电路主可控硅的个数)，取值常用1～6，组合图位置标记为1、2、3…。
图1是《通用“单元—插块”组合式触发器》整体构造框2是采用TCA785组成的“相”插块电路3是采用KJ041和MC1413组成的“拍”插块电路4是采用光耦(或磁耦)组成的“路”插块电路5是“连接组合”的三相全控桥触发电路图6是“连接组合”的三相半波或三相半控桥触发电路图7是“连接组合”的单相全控桥触发电路图8是“连接组合”的单相双半波或单相半控桥触发电路图9是“连接组合”的单相半波触发电路图10是“插入组合”用基板电路11是“插入组合”的单相半波触发器图12是“插入组合”的单相半控桥触发器图13是“插入组合”的单相全控桥触发器图14是“插入组合”的单相双半波触发器图15是“插入组合”的三相半波或三相半控桥触发器图16是“插入组合”的三相全控桥触发器图17是“插入组合”的十二相整流电路触发器图18是“模拟式”单结晶体管“相”插块电路图19是“模拟式”正弦波同步晶体管“相”插块电路图20是“模拟式”锯齿波同步晶体管“相”插块电路图21是“模拟式”集成运放(A)“相”插块电路图22是“数字式”“相”插块电路图23是“锁相式”“相”插块电路图24是“微机式”“相”插块电路图25是具有三分路通道(“相”插块W＝3)的“单元-插块”触发器图26是三分路通道在基板上连接电路27是整体组装的“单元-插块”式触发器结构框28是“双触发器”控制的变流器电路框29是带“塌波”检测的“双触发器”控制系统图30是“塌波”检测器(TB)电气原理31是“塌波”检测器实际组成32是自动切换“双触发器”控制系统图33是电平转换器(TW)电气原理34是电平转换器实际组成35是带“塌波”插块的“单元-插块”式触发器图36是互为备用的“双触发器”(闭环自动/开环手动)在线切换系统图37是同步电动机励磁“双触发器”控制系统图38是直流电动机调速“双触发器”控制系统图39是电枢反并联“双触发器”控制可逆调速系统图40是交流串级调速“双触发器”控制系统图41是“一代六”更新改造《KGLF励磁装置》接线图现以采用上述三种单元插块(或电路块)组成“集成”触发器为例，说明各单元插块(或电路块)的具体实现方法。图2是采用专用集成移相芯片TCA785(也可采用KJ004或KJ009)为主组成的“相”插块(或电路块)电路图，为了提高对称度调节效果，增加了“同步移相”作细调，在芯片6脚脉冲门上并联脉冲切换开关(K2)并附加了一个“工作”指示灯；图3是采用两块集成芯片(KJ041和MC1413)串联组成的“拍”插块(或电路块)电路图，前者作双脉冲形成，7脚装切换开关K1，并与K2串联连接，后者作功放和分路通道；图4是采用光耦(如4N39等)或磁耦(如脉冲变压器等)组成的“路”插块(或电路块)电路图。
为了用上述三单元插块组成所需的《通用单元插块“集成”触发器》，可按不同接线型式整流电路的要求、选用不同类别、不同数量的各单元插块(或电路块)进行“连接组合”(即通过外部引线将各电路块连接)，就可组成各种触发电路。图5适用于三相全控桥(或三相全控调压器)主电路；图6适用于三相半波(或三相半控桥)主电路；图7适用于单相全控桥主电路；图8适用于单相双半波(或单相半控桥主电路)主电路；图9适用于单相半波整流电路主电路。或将各单元插块(或电路块)接脉冲形成“M相同步-W个通造-P路输出”工作方式合理布置在印刷电路基板上，如按“三同步(M＝3)---二通道(W＝2)---六输出(P＝6)”工作方式设计印制板(基板)，这时各单元的插座数为“相”插座数＝3(a，b，c)；“拍”插座数＝2(+1，-1)；“路”插座数＝6(1，2，3，4，5，6)。采用“插入组合”法(即按不同整流电路要求选用插块数或插入位置、在基板上通过“插入操作”即可组合成多种触发电路。图10是按M＝3，W＝2，P＝6设计的基板，在其基板上通过“插入组合”即可获得下列触发电路(见上表)图11是采用一块基板进行“插入组合”所得到的单相半波触发器；图12是采用一块基板进行“插入组合”所得到的单相半控桥(或单相半控调压器)触发器；图13是采用一块基板进行“插入组合”所得到的单相全控桥触发器；图14是采用一块基板进行“插入组合”所得到的单相双半波触发器；图15是采用一块基板进行“插入组合”所得到的三相半波(或三相半控桥)触发器；图16是采用一块基板进行“插入组合”所得到的三相全控桥(或三相全控调压器)触发器。
为满足多相大功率电路触发要求，可采用多板(基板)构成“单元—插块”组合式触发器，图17就是采用双基板组成的为两个并级三相全控桥十二相整流电路提供的触发器，这时输出十二路脉冲。
“同步”单元的最好形式是取“相”插块等于3，并接现有技术
制成能供用户选用的“模拟”式(图18是采用单结晶体管组成的“模拟”式“相插块”电路，图19和图20是采用三极管组成的“模拟”式“相插块”电路，图21是采用集成运放A组成的“模拟”式“相插块”电路)，“数字”式(图22是由A/D转换器、分频器、计数器等数字集成芯片组成的“相插块”电路)、“锁相”式(图23是由锁相振荡电流控制移相组成的“相插块”电路)、“微机”式(图24是由Z80-CPU、CTC、PIO、或MC6800或MCS-51、98等组成的“相插块”电路)。选用上述不同类型的移相插块，则可方便用户组成《通用单元“模拟/数字/集成/微机”触发器》。
“分路”单元的最好形式是按“拍”插块等于3设计三分路通道(图25是具有三分路单元的触发器)，其中“+1”位置(通道)传送正向脉冲+A、+B、+C；“-1”位置(通道)传送负向脉冲-A、-B、-C；“±1”位置(通道)传送±A、±B、±C脉冲。在具体使用中，若“拍”插块＝1，则插入“+1”或“-1”位置；若“拍”插块＝2，则插入“+1”和“-1”位置(插两块)，或者插入“±1”位置(插一块)。图26是双通道在印刷电路基板上连接电路图。
“输出”单元的最好形式是取“路”插块等于6，且光耦和磁耦兼有，采用双绕组高频磁芯1.35mH作脉冲变压器，以利于用户选用或互为备用。
从上述可知，按“单元—插块”构思设计的《通用单元—插块组合触发器》将一个复杂的整体分化为功能较单一的部件，使电路简化，便于标准化、系列化设计和制造，一板多用、组装灵活，调试方便，互换性强(不但对不同整流电路具有互换性，而且同一块触发器相同单元插块也可互换使用)；该触发器具有两个串联脉冲门(K1、K2)，不但有利子自动调节、自动控制系统的组成，而且也可同时由人工参与手动操作或控制；印刷电路板不仅可制成“相—拍—路”三插块结构，也可制成“相—路”二插块结构(“拍”电路装在基板上)，或者制成“相”单插块结构(“拍”和“路”电路装在基板上)。图27是适用于中小功率整体组装的触发器结构框图，基板前有面板及把手、后有进出线插头，面板上装有工作指示灯、对称度细调电位器、选择“工作——备用”开关(K2)、“运行—调试”转换开关(K1)，基板上还装有触发器的辅助电路，如工作电源(±15V/24V等)、移相信号反相器，脉冲对称度粗调、脉冲逆变角整定电位器及高频脉冲列调制器等。插头共有进/出引线22根三相同步电源-a～ao、b～bo、c～co；交流电源-2×18V及中心线|；直流移相电源-+ED～ED；晶闸管门极信号-g1～g6；晶闸管阴极信号k1、k3、k5或∑k，k2、k4、k6；脉冲门K等。控制开关(K1、K2)和二脉冲门并联连接，在脉冲通道中它们相当于串联。
在电力电子技术领域(OHZP)中。现有的“阈”值反馈控制系统其反馈量一般均为“数值”量，即表征数量大小的量(以下称“量”变)。在现代的电力电子技术、医疗电子仪器、数字脉冲技术中越来越多地应用“波形”、“图形”及“画面”的变换(以下称“形”变)，如半导体变流技术中的电能变换，其不同电“量”(电流、电压、频率、相位…等)的变化几乎都是通过波形的变换来实现的。在这里，“形”变不仅引起“量”变，决定“量”变大小，而且也表征和描述装置的运行状况，因而可以借助对“形”变量波形变化的检测或跟踪监视来揭示设备的故障状态，或组成监控系统，使装置得到保护或校正，确保系统安全运行。
60年代以来，可控硅变流装置在世界各国得到普通推广应用。触发器和整流器是其基本组成部分。在正常运行情况下，触发器的输出脉冲波形(Ug)和整流器直流侧电压波形(Ud)都是一列有序的按规律变化的波形，其变化特点是相似对称、间隔均等，其中Ud多是连续变化的波形。一旦触发器发生故障，两者均发生“形”变，其中Ug表现为脉冲间隔不等、部分脉冲延滞、甚至部分脉冲丢失等，而Ud表现为极不对称、明显断续、甚至反向延伸。所以，Ug和Ud是变流装置两个极为重要的“形”变量。触发器Ug的“形”变或整流器Ud的“形”变如不及时排除，轻则引起整机跳闸停电；重则损坏设备及部件，导致停产。尤其是“塌波”故障影响更大，对开环运行的整流器将直接造成电压(Ud)下降，破坏负载正常工作；对闭环运行的整流器，将使部分可控硅元件过流、快熔烧断；对于有源逆变器，将引起逆变失败或逆变颠覆，因而造成严重短路；在同步电动机励磁系统中使灭磁电阻长期过电流而发热，甚至烧毁…。因此，如能在变流装置中引入“形变”量，对Ud的“形”变和Ud的“形”变进行检测，并以此为依据揭示变流器的故障状态或形成监控保护系统，消除故障“形”变，恢复正态波形，则可提高装置的运行效益及可靠性，确保系统连续、长期运行。
但长期以来，变流器的Ug和Ud形变一直未能检测或预报，致使“丢波”或“塌波”成为变流器一个潜伏隐患，随时危及装置安全可靠运行。其实Ug和Ud的“形”变是有其内在联系并相互影响的。产生Ud“形”变的原因是多方面的，但Ug“形”变必然引起Ud“形”变，而Ug“形”变是引起Ud“形”变的主要原因。这不仅因为触发器与整流器相比，触发器是一个薄弱环节。触发器是一种较复杂的弱电电子组件，具有大量电子元器件的结合，印制板电路密，焊点多，故障随机性大，而整流器是强电电子电路，安装、固接比较方便，而且实际运行经验也证明几乎一半以上整流器故障都是由于触发器故障引起的，在现今整流元件质量已显著提高且设计余量较大的情况下更是如此。由于检测Ud形变比检测Ug形变更为简单和重要。故本文所说，消除变流器故障主要是消除Ud的“形”变(即“塌波”)，而消除“塌波”故障关键是排除故障触发器的影响。
在现有变流器装置中只接入了一套工作触发器(以下称“在线触发器”)，其备用触发器是离线的，若工作触发器产生故障，其更换方法是先对装置停电，再用离线触发器取而代之。这种方法虽然简单，但不允许带电更换故障触发器，否则造成停机，停电，使生产过程中断，这对于一些重要负载和自动生产线是不允许的，因为这会造成重大经济损失。 1993年5月发明人曾在中国电工技术学会电力电子学会第五次全国会议上发表的题为“新型集成化同步电动机可控硅励磁组件”一文上提出过有关“塌波”的概念及检测方法，该文收集本次会议论文集上并于1994年连载在《电气时代》杂志第七期、第八期，但该文并未说明“塌波”检测的作用和用它构成监控系统的方法；1995年《电气传动》杂志第四期“晶闸管变流装置故障监视新方法”和《电工技术杂志》第五期“晶闸管触发脉冲的自动检测”都只强调触发器脉冲丢失的恶果及检测方法，且都根据“丢波”故障采用了切断电源的保护方法，最终仍然导致整机停电，生产中断，其保护方法有待进一步改进。
“塌波”是Ud波头部分丢失或极不对称的简称。本发明的目的就是在引入Ud作为反馈量并组成一个开环或闭环故障监控系统，使变流装置在不停机、不停电的情况下，消除由触发器引起的“塌波”现象，确保整机安全、可靠、连续运行。
根据可控硅触发的“唯一性”原理，若一个可控硅同时由两个触发源提供触发脉冲，在可控硅接受第一个触发源脉冲后，第二个触发源可作备用；若第一个触发源的脉冲丢失，则第二个触发源可补充。图28为带双触发器的变流器电路框图，让其中一套(CF1)工作(其脉冲“开放”)，另一套(CF2)在线备用(其脉冲“封锁”)。两套触发器始终处于互为备用状态，一旦工作触发器出现故障，只要对触发脉冲进行在线切换①使在线备用触发器(CF2)投入(即“开放”其触发脉冲)；②使故障触发器(CF1)退出(即“封锁”其触发脉冲)；③在备用触发器提供正常脉冲的情况下，带电“抽出”已封锁的故障触发器；④在同一插孔的位置插入离线备用触发器(CF3)。从而完成故障触发器的在线更换工作，使变流器继续保持连续安全运行。
在线切换——是指对触发器输出脉冲的“开放”—“封锁”带电操作控制。其切换手段是在触发器脉冲通道中设置专用控制开关——脉冲门(k2)或切换开关(K2)，前者受控于逻辑电平(“1”或“0”)；后者受控于开关(“通”—“断”)。切换方法可采用“手动”切换或“自动”切换。
第一“塌波”开环监控双触发器在线手动切换系统。
图29带“塌波”检测的双触发器控制的变流系统，该系统由变流器(ZL)、两套在线触发器(CF1、CF2)和“形”变量(“塌波”)检测器(TB)组成，实际上这是一个有人参与的“塌波”故障监视开环保护系统。其手动切换操作程序如下通过对变流器直流输出电压波形(Ud)的检测，当超出所整定的“不对称度”或“丢波个数”后，“塌波”检测器(TB)发出报警信号；值班人员得知“塌波”故障后可进行在线切换操作①接通在线备用触发器(CF2)上的切换开关(K2)，使其脉冲“开放”；②断开故障触发器(CF1)上的切换开关(K2)，使其脉冲“封锁”；③在报警自动解除之后带电抽出故障触发器(CF1)；④插入予封锁离线触发器(CF3)，使系统重新保持双触发器互为备用状态。在线切换操作中(CF2)的“开放”→(CF1)的“封锁”的片刻间断，使双触发器获得一段同时“开放”的时间，这是确保安全、可靠完成手动切换的重要条件。
(图30)是一种简单适用的“塌波”检测器(TB)及其电路图，图31是塌波检测器的实际组成图，它仅由两块集成芯片组成(NE555和MC1413)。变流器直流电压(Ud)经电阻限流削波、稳压变换成4-10V电压，此信号控制开关管T1及其阻容充放电电路，经由555组成的时基电路3/7脚输出，一路由T2、T3管放大驱动蜂鸣器“塌波”音响报警信号；另一路经T4倒相作“塌波”电脉冲信号。电位器W1整定最小工作电压(Ud)；W22调定“丢波个数”(或“不对称度”)；K3-同步检测控制开关。
开环手动切换监控系统响应速度较慢，适用于单纯的整流电路或工作于“整流区”(0°≤α≤90°)的变流器。
第二、“塌波”闭环监控双触发在线自动切换系统。
图32为带塌波检测和自动切换环节的双触发器控制的变流器系统，该系统由变流器(ZL)、双触发器(CF1、CF2)、“形”变量(“塌波”)检测器(TB)和电平转换器(TW)组成，由于Q及Q信号直接控制脉冲的(K2)，实际上这是一个无人参与的“塌波”故障反馈监控闭环保护系统，自动在线切换过程如下通过对变流器直流输出电压波形(Ud)的检测，在超出整定的“不对称度”或“丢波个数”后，“塌波”检测器(TB)同时发出报警信号和电脉冲信号，前者通知值班人员，后者输入电平转换器(TW)；电平转换器翻转输出Q与Q，①瞬时“开放”备用触发器(CF2)控制脉冲门(K2)；②延时“封锁”故障触发器(CF1)控制脉冲门(K2)；③人工解除报警后，手动带电更换故障触发器“抽出”故障触发器(CF1)；④“插入”予封锁的离线触发器(CF3)，使系统重新保持双触发器互为备用控制状态。自动在线切换过程中CF2的“瞬时”开放→CF1的“延时”封锁，使CF1和CF2获得同时“开放”机会，这是确保安全、可靠实现自动切换的重要条件。
图33是一种简单适用的电平转换器(TW)的工作原理电路图，它由4013和4069芯片组成。
图34是电平转换器实际组成图。使用时4013处于复位状态，当“塌波”电脉冲信号由1→0可使4013输出Q′与Q′同时翻转，而4069的输出Q与Q有一路(由0→1)瞬时翻转，另一路(由1→0)延时翻转；Q或Q的予置“工作—备用”通过双掷开关K2倒换实现；音响“保持解除”由双掷开关K4转换。
闭环自动切换监控系统响应速度很快(μs级)、适用于有源逆变器或工作于逆变区(0°＜β＜90°)的变流器。
实现本发明最好的方式是将“塌波”检测器(TB)和电平检测器(TW)合并于触发器中，使本系统中的CF1、CF2均具有TB和TW，以构成一种特殊的带“形”变量控制的触发器——即“带塌波检测的触发器”。例如把TB和TW制成插块结构并装入《通用单元—插块组合触发器》中，图35是《带“塌波”检测的触发器》。取两块《带“塌波”检测的触发器》就可组成图36①互为备用双触发器闭环自动监控系统；当取去电平转换器TW(或4069芯片)后，即可组成图36②所示的开环手动监控系统。
《通用单元—插块组合触发器》适用于各种可控硅交直流调速变流器、励磁调节、交流调压、调功器、过零触发电子开关、电解电镀电源设备等替换分立元件触发器。新插件(如“集成”式)与原分立插件相比具有塌波检测等新功能，而且体积缩小了4/5，重量减轻80％，省材节电60％，投资减少近1/2，而且线路简单，性能稳定，调试方便，备品备件大为减少，输出波形不均衡度小(±1.5°)，允许工作温度宽(-25℃～+85℃ )，移相范围大(0～180°)，输出脉冲宽度可调，(30us～20ms)，是分立元件触发插件理想的更新换代产品。
《带“形”变量检测的通用单元—插块组合触发器》可用于组成“塌波”监控双触发器(CF1和CF2)开环或闭环手动或自动在线切换系统，尤其适用于重要负载或自动生产线的变流装置中。图37是用于同步电动机励磁的双触发器控制系统，图38是用于直流电动机调速系统的双触发器控制系统；图39是用于电枢反并联双触发器控制可逆系统、图40是用于交流串级调速双触发器控制系统、双触发器控制还可用于交流调压、调功器、过零触发电子开关、电解电镀电源设备及电流型逆变器中。它可以和单环、双环反馈控制系统并存，并和它们一道对变流器形成三环控制系统，使变流器不仅具有“量”变的反馈控制，而且具有“形”变的监控功能，前者主要提高动静态性能，后者主要提高可靠性。
现以采用本系列中的“集成”触发器更新改造KGLF型励磁装置为例说明其连接和具体使用方法。
KGLF11、12是我国统一设计的同步电动机可控硅励磁装置，70年代初在全国推广应用，由于历史条件所限，该装置中触发电路采用分立元件组成，其功能分散在六块插件板中，电路复杂，接线繁多，加之元器件参数分散，性能漂移，调试困难，触发脉冲对称度差，不均衡度大(达±5°)，多数插件因年久失修，接触不良，引起可控整流及励磁装置事故频频发生，危及工艺设备安全运行，急待更新改造。
《电力电子技术》杂志刊登“同步电动机励磁装置用晶闸管集成化控制单元”一文(1983年第三期)，介绍了采用KJ系列集成触发器更新改造KGLF的方案，此方案只利用了原设备中的主电路及继电器回路，而且采用转速检测电路来实现投励或者投全压，改变了原KGLF滑差投励的原理。改造工作量大，浪费大。
采用本触发器对KGLF进行更新改造，在实施过程中只需增加一个10VA、220V/2×18V小功率变压器(为触发器提供+15V/24V直流电源)，既不改变原装置的工作原理，也不改变原设备任何接线，充分利用各部件，只要在原插件箱的备用插孔中插入新的触发插件，按下列方法接线即可获得三种重要的用途，用户可以根据需要选用。
1、“一代六”(或“一代三”)替换——“新←→老”插件互为备用励磁系统(图41)用一块新插件替代六块(三相全控桥)或三块(半控桥)分立插件。该系统包括灭磁、移相、投励、附加1、无功、六块脉冲插件，将新插件(图27或图35)一块插于备用插孔中，其接线方法为①新插件六路输出触发脉冲共计10根引线(包括门极g1～g6，阴极K2、K4、K6及∑K)与原六块脉冲插件端子对应连接；②新插件所需的移相控制电压由原移相插件的+ED和-ED提供，但移相插件内的二极管20BZ通过新插件插头短接；③新插件的脉冲门K1用于自动投励(K2用于在线手动操作)，并由附加插件I内的开关管5BG直接控制(5BG集电极、发射极与K1并联)；引用原三相同步电源的a、b、c作同步电压；④新增加的220V/2×18V小功率变压器一次绕组与同步变压器的一次绕组并联(不受1DL与1QC的控制)；⑤新插件的插头上将同步变压器二次中点ao、bo、co，直流移相电压-ED，2×18V中点短接，作为系统的公共点| 。
新—老插件的倒换操作十分简单使用新插件时将六块老插件拔出或者拔离插座；使用老插件时将新插件拔出或者是拔离插座。
2、“双触发器”(CF1、CF2)在线切换励磁系统(图36)该系统包括灭磁、移相、投励、附加1、无功等插件。取新插件两块(图27或图35)，其插座的引线同一两套并联连接，可通过脉冲门K2置其中之一为“工作”触发器(其触发脉冲开放)，另一为在线“备用”触发器(其触发脉冲封锁)；也可通过K2进行在线切换。其余接线方法参照图41。
3、带“塌波”检测(兼作滑差投励)的励磁系统取带《带塌波检测的通用单元组合触发器》，增加(W22+R2)×C，可调时间常数，作自动滑差投励(见图30)，在投励完成以后，通过开关K4进行“滑差投励→塌波检测”倒换，则同一TB单元插块兼具有“自动投励”和“塌波检测”的功能。
该系统包括灭磁、移相、附加1、无功插件，及一块(实现“一代六”替换)或二块(组成在线切换系统)带TB的新触发插件①新插件的脉冲门K1接地(脉冲开放)，K2用于手动切换；②新插件TB的输出脉冲用于控制原移相插件的小可控硅10KGZ，实现自动投励；③其它接线同1。
权利要求
1.一种由同步、移相、脉冲形成、功放、耦合隔离及故障检测等环节组成的《通用单元—插块组合式触发器》，其特征是由三种单元组成(同步单元、分路单元和输出单元)；各单元具有若干个各自不相同的电路(同步单元“相”电路、分路单元“拍”电路和输出单元“路”电路)；同一单元的各电路的工作原理、结构组成、制造工艺、尺寸大小及调试方法均相同，但数量不同；触发器具有两道串联脉冲门(k1和k2)及与其并联的控制开关(K1和K2)；触发器带塌波检测电路(TB)及电平转换电路(TW)。
2.权利1触发器“相”电路的特征是对某一相同步电压产生1、2、3、6个间隔均等的可移相脉冲，它具有“单脉冲”(360度间隔)、“双脉冲”(180度间隔)、“三脉冲”(120度间隔)和“六脉冲”(60度间隔)等四种类型；移相方法不受限制(可采用现有的同步振荡、或正交垂直控制、或脉冲计数、或电流控制锁相、或软件编程等技术)；移相电路可为模拟式(包括分立器件)电路、或集成电路(包括专用集成移相电路)、或数字电路(包括数字锁相环路)、或硬、软件混合式(微机、微处理器、单片机等)电路。
3.权利1触发器“拍”电路的特征是对其“相”电路产生的脉冲进行分路传送，它具有“+1”(传送正向脉冲+A、+B、+C等)、“-1”(传送负向脉冲-A、-B、-C等)和“±1”(传送±A、±B、±C等)三种类型；其功能可由硬件或软件(当“相”电路采用微机时)实现。
4.权利1触发器“路”电路的特征是将“拍”电路传来的各路脉冲分配给可控硅；兼有磁耦—光耦特性；其输出可接入可控硅的门极和阴极或门极和阳极。
5.权利1触发器塌波检测电路(TB)的特征是对变流器的Ud“形”变进行监视，它可由硬件(NE555和MC1413芯片组成)或由软件生成(当“相”电路采用微机电路时)；通过(W21+R1)C和(W22+R2)C时间常数的转换兼有“丢波数”和“滑差率”的检测或延时触发(开机)的功能；受同步开关(K3)的控制。
6.权利1触发器电平转换电路(TW)的特征是将塌波检测(TB)输出信号转化为“0”和“1”电平并自动对其输出脉冲进行“开放——封锁”控制；它可由硬件(如4013和4069芯片组成)或者由软件生成(当“相”电路采用微机电路时)；“开放”脉冲时电平转换瞬时完成，“封锁”脉冲时电平转换延时完成。
7.《通用单元—插块组合式触发器》的制造方法是采用小尺寸的印制板将三种电路制成带插接头的“插块”或带插针的“模块”或带引线的“电路块”，然后选用不同类别、不同数量的插块(或电路块)、通过改变硬件组合的方法装成所需的触发器。组合方法可采用“连接组合”或“插入组合”。“连接组合”的特征是根据实际主电路接线形式的要求、参照表一所列的数据、选定不同类别、不同数量的插块(或电路块)，按“相”→“拍”→“路”的顺序通过外引线将三种“电路块”连接起来即可组装成所需触发电路；“插入组合”的特征是先接脉冲形成“M相同步—-W个分路——P路输出”的要求设计印刷电路板(基板)、包括安排插块的插座位置、布置其连线、制作印制板(基板)，然后根据实际主电路接线形式的要求、参照表一所列的数据、选定不同类别、不同数量的插块及其相关的插座位置，通过“插入”组装即可获得所需的触发电路。
8.权利7“相”插块或电路块的不同类型是采用现有技术中不同触发电路制成，其中“单脉冲型”是采用模拟分立器件，如锯齿波同步或者是正弦波同步的晶体管触发电路等制成；“双脉冲型”是采用专用集成电路、单结晶体管、运算放大器等触发电路制成；“六脉冲型”是采用微机或数字锁相环触发电路制成；组合中所需数量等于所取的同步电压的相数。
9.权利7“拍”插块或电路块是由集成芯片KJ041和MC1413制成，其中“+1”型的特征是将KJ041的正向三路输出(+A0、+B0、+C0)经MC1413两级并联放大再输出；“-1”型的特征是将KJ041的负向三路输出(-A0、-B0、-C0)经MC1413两级并联放大再输出；“±1”型的特征是将KJ041的正负向六路输出(±A0、±B0、±C0)经MC1413六路单级放大再输出；在组合中对于单拍或半波整流电路取1(其中共阴极型电路取“+1”型，共阳极型电路取“-1”型)，对于双拍或全波整流电路取2(包括取“+1”型和“-1”型)，或者是取1(“±1”型)。
10.权利7“路”插块或电路块的光耦通过插接座组装；磁耦采用双绕组高频电感磁芯滤波器，通过焊接组装；组合中所需数量等于被触发可控硅的个数。
11.权利7印刷板(基板)设计制作方法是取“相”插座数(M)等于1(当选用六脉冲型)、或者是3(当选用双脉冲型)、或者是6(当选用单脉冲型)，取“拍”插座数(W)等于2(包括“+1”型和“-1”型)、或者是3(包括“+1”、“-1”和“±1”型)，取“路”插座数(P)等于6，接“相”→“拍”→“路”顺序安排插座位置，接触发三相全控桥为对象布置电路图；基板可制成《“相”-“拍”-“路”》全插块结构、或者是《“相”，“路”插块——“拍”电路》结构、或者是《“相”插块--“拍”，“路”电路结构》；采用多块基板，可组装成多相(十二相、二十四相...)触发器。
12.《通用单元—插块组合式触发器》的用途是配套、组装、更新改造整流器、变流器、调压器、调功器…，其插座引线的连接方法是触发脉冲输出引线(包括门极g1--g6、阴极k1，3，5或∑K及K2、K4、K6，阳极A1，3，5及A2、A4、A6或∑A)接至主电路可控硅的相应门极、阴极或阳极；脉冲门(k1)及其开关(K1)用于自动控制、联、锁保护或开停机操作；脉冲门(k2)及其开关(K2)用于在线手动或自动切换；所需0-10伏的模拟电压直接或经倒相器作为移相控制信号；接入220V/2×18V小变压器为触发器工作电源(±15V/+24V)提供交流电源，其一次220V经变流器总开关供电；触发器同步变压器二次中性点、移相电压的负极、220V/2×18V变压器二次中性点连接在一起，以形成系统公共点(在更新改造时，通过其插头的引线在插板插入时短接)。
13.权利12《“一代六”(或“一代三”)替换应用》的特征是采用一块权利1触发器替代三相全控桥、或半控桥单脉冲型六块或三块触发器，并通过人工的“插入——拔出”操作实现“新——老”触发器的互为备用。
14.权利12《塌波检测报警应用》的特征是采用一块权利1触发器(带TB或带TB及TW)替代原有的六块或三块触发器，并通过人工的“插入——拔出”操作实现“新——老”触发器的互为备用；利用W21×C时间常数进行塌波检测实现手动或自动封锁脉冲；利用W22×C时间常数作滑差或延时获得定时触发功能。
15.权利12《在线切换应用》的特征是采用两块(CF1和CF2)权利1触发器(带TB或带TB及TW)两触发器在线并联连接，其一脉冲“开放”作“工作”触发器，另一脉冲“封锁”作“备用”触发器；故障时系统发出报警信号，“备用”触发器可以手动(带TB)或自动(带TB及TW)在线投入；“故障”触发器允许带电更换。表一不同类别、不同数量、不同位置插块(或电路块)的选定参照表
全文摘要
通用“单元-插块”组合式触发器属电力电子技术领域。它使可按硅触发器应用具有通用性、互换性，制造实现模块化、标准化、系列化。它由三种“单元-插块”构成，通过改变插块数量和插入位置等改变硬件组合的方法就可获得多种所需的触发电路；具有两道串联脉冲控制门，可同时用于自动控制和手动在线切换；带“塌波”监控报警，适用重要负载和生产线；利于组装成模拟/集成/数字/微机触发器，用于调速励磁、调压调功等设备中。
文档编号H02M1/06GK1166720SQ9610762
公开日1997年12月3日 申请日期1996年5月24日 优先权日1996年5月24日
发明者刘群, 刘耀和 申请人:刘耀和, 刘群