對(duì)于晶閘管投切電容器(TSC)來(lái)說(shuō)，晶閘管的負(fù)載是容性的電容器，不是感性的電抗器和電機(jī)，不是阻性的電阻器，對(duì)于TSC的觸發(fā)器就不同于電機(jī)、電抗器、電阻器的觸發(fā)器，有特殊的要求。

隨著TSC補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)形式、電壓等級(jí)、晶閘管結(jié)構(gòu)、選取同步觸發(fā)的信號(hào)等的不同，觸發(fā)器也有所不同。好的TSC觸發(fā)器保證了TSC裝置可靠運(yùn)行，欠缺的TSC觸發(fā)器，使得整套TSC裝置工作不正常。

下面談晶閘管投切電容器(TSC)的觸發(fā)器需要注意的技術(shù)性能參數(shù)要求、標(biāo)準(zhǔn)。

1.專業(yè)術(shù)語(yǔ)定義：

電網(wǎng)同步電壓信號(hào)：觸發(fā)器的同步電壓信號(hào)取自電網(wǎng)電壓。

晶閘管過(guò)零同步信號(hào)：觸發(fā)器的同步電壓信號(hào)取自晶閘管的陰極、陽(yáng)極。

晶閘管觸發(fā)電流變化率 ：指的是晶閘管觸發(fā)電流的陡度，1us上升的觸發(fā)電流mA數(shù)值。一般>40mA/us。

觸發(fā)脈沖寬度(us)：觸發(fā)電流上升到10%和下降到10%的時(shí)間，單位us.一般>50us。

晶閘管觸發(fā)電流強(qiáng)度(mA):一般為晶閘管觸發(fā)電流的5～7倍，>500mA。

脈沖列觸發(fā)：TSC的晶閘管觸發(fā)電流不是單脈沖或雙脈沖，而是一串脈沖，脈沖串的寬度可以是120 、180 、甚至是360 。

擎住電流：門極觸發(fā)電流的平臺(tái)。要求有一個(gè)“肩膀”;“肩膀”越高，即“擎住電流”峰值越大，晶閘管就越能保證導(dǎo)通;“肩膀”越寬，即“擎住電流”有效值越大，晶閘管就越能保證導(dǎo)通。

觸發(fā)器的絕緣水平：指觸發(fā)器能夠耐住的電壓水平，指的是觸發(fā)器的輸出端電網(wǎng)側(cè)的高電位和觸發(fā)器的輸入低電位之間可承受的電壓水平。

TSC觸發(fā)器動(dòng)作時(shí)間(ms)：指的是TSC從停止到再觸發(fā)的時(shí)間，快速的觸發(fā)器為20ms。不是TSC得到命令到動(dòng)作的時(shí)間。

TSC 觸發(fā)器的諧波電流特性：主回路有大量諧波電流時(shí)，觸發(fā)器仍然可以使得晶閘管正常工作。

TSC觸發(fā)器的低次濾波電路觸發(fā)特性：看觸發(fā)器是否可以在低次諧波回路中，如3次濾波回路，仍然可以使得晶閘管正常工作。

不平衡觸發(fā)器和平衡觸發(fā)器：不平衡觸發(fā)器可以分別觸發(fā)各相晶閘管，平衡觸發(fā)器得到命令時(shí)各相晶閘管都要?jiǎng)幼鳌?/span>

導(dǎo)通電流沒(méi)有沖擊：觸發(fā)器從停止到觸發(fā)時(shí)，晶閘管的電流沒(méi)有明顯高于正常穩(wěn)態(tài)值，一般導(dǎo)通時(shí)的沖擊電流不大于正常電流峰值的1.7倍。

2. 理想的沒(méi)有電流沖擊的TSC觸發(fā)有兩項(xiàng)要求：

1) 濾波電路的電容器必須予充電到電網(wǎng)的峰值電壓+電抗器的電壓，濾波裝置的濾波次數(shù)為2、3時(shí)，電抗器的電壓值很大;

2) 晶閘管在正弦波電源電壓的正或負(fù)峰值點(diǎn)觸發(fā)

保證了這兩項(xiàng)要求，就是理想狀態(tài)，不會(huì)有沖擊電流。

3. 觸發(fā)電容器負(fù)載不同于電感負(fù)載，電感負(fù)載可以是單脈沖、雙脈沖，電容負(fù)載的觸發(fā)脈沖要求為脈沖列。原因是電容器在斷電時(shí)，電容器有直流電壓，數(shù)值為電網(wǎng)的峰值電壓加電抗器的電壓，電容器上有放電電阻，電容器電壓向電阻器放電，電容器電壓不斷降低，說(shuō)明晶閘管的觸發(fā)點(diǎn)在不斷的變化;電容器做成濾波電路電容器里有大量的諧波電流，不是僅僅有基波50Hz的電流，在大的諧波電流下，電流在一個(gè)基波期間有多處過(guò)零點(diǎn)，單脈沖觸發(fā)晶閘管，在半個(gè)基波電流下可能引起電流中斷;在長(zhǎng)期停止和瞬時(shí)停止時(shí)，電容器上的停止電位有所不同。

4. 兩類觸發(fā)電路：從電網(wǎng)同步電壓和從晶閘管兩端取得過(guò)零同步信號(hào)。

它們各有優(yōu)缺點(diǎn)：從電網(wǎng)取得同步信號(hào)安全，調(diào)試方便，觸發(fā)放心，不管晶閘管工作在多高的電壓下，在主回路不送電的情形下，只要觸發(fā)特性滿足要求，就可以放心合閘送電，給出觸發(fā)命令，TSC一定可以正常工作。由于有同步電源、觸發(fā)電路、脈沖變壓器，電路元件多，費(fèi)用高些。

從晶閘管兩端取得過(guò)零同步信號(hào)的特點(diǎn)與上述方法相反，用的元件少，費(fèi)用低，但是調(diào)試費(fèi)時(shí)，不送主回路電源不知道觸發(fā)器好使不好使，調(diào)試不方便。

一般，400V電網(wǎng)可以用晶閘管兩端取信號(hào)，也可以用從電網(wǎng)取得同步信號(hào)。

高于400V宜從電網(wǎng)取得同步信號(hào)。

5. 晶閘管的種類：

有模塊式的、餅式的、雙向可控硅的結(jié)構(gòu)。餅式的觸發(fā)電流大于模塊式的。

根據(jù)雙向可控硅的要求觸發(fā)電流可以是正向的也可能是反向的，觸發(fā)電路的觸發(fā)電流大，正負(fù)可控硅的觸發(fā)電流不等，大約在負(fù)向電流觸發(fā)時(shí)，反管工作時(shí)觸發(fā)電流>500mA，正管工作時(shí)觸發(fā)電流>1A。

雖然雙向可控硅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，還是盡量不選取雙向可控硅為好。

模塊式的晶閘管的耐壓水平可以有4000V的，有的公司把它應(yīng)用到了10KV電網(wǎng)的TSC裝置中。

6. 觸發(fā)器的絕緣水平和屏蔽接地

觸發(fā)器是用低的電壓觸發(fā)高電壓的晶閘管。觸發(fā)器安全工作有絕緣等級(jí)的要求。應(yīng)用晶閘管的電網(wǎng)電壓有不同的等級(jí)，觸發(fā)的絕緣要求也不同。觸發(fā)器的絕緣要求是跟隨著裝置所在的電網(wǎng)電壓等級(jí)的絕緣要求的，裝置的絕緣電壓就是觸發(fā)器要滿足的絕緣電壓等級(jí)。

脈沖變壓器觸發(fā)電路的初級(jí)次級(jí)應(yīng)有屏蔽層。屏蔽層接入地線。

7. 觸發(fā)器特性

(1)TSC觸發(fā)器動(dòng)作時(shí)間(ms)：快速?zèng)_擊性負(fù)載的補(bǔ)償，要求晶閘管從停止到再次觸發(fā)的時(shí)間為20ms,即在一個(gè)周波的時(shí)間內(nèi)觸發(fā)動(dòng)作，晶閘管仍然沒(méi)有沖擊電流，平衡負(fù)載的晶閘管要求在快速動(dòng)作時(shí)候三相開(kāi)關(guān)均動(dòng)作。

沖擊類負(fù)載是電流或無(wú)功功率從很小的值，在極短的時(shí)間達(dá)到極大值，如電焊機(jī)、冶金企業(yè)的中軋機(jī)、電弧爐、起重機(jī)負(fù)載。沖擊類負(fù)載要求觸發(fā)器的動(dòng)作時(shí)間20ms，快速動(dòng)作。

測(cè)量快速性的方法：用雙蹤示波器，一端測(cè)量命令，一端測(cè)量?jī)上嚯娏?，觀測(cè)命令和電流的時(shí)間，閉合打開(kāi)命令的時(shí)間變短，觀測(cè)由打開(kāi)命令到閉合命令晶閘管開(kāi)關(guān)是否可以做到20ms動(dòng)作。

完成快速動(dòng)作不僅僅靠觸發(fā)電路，還要包括控制器，控制器的無(wú)功功率計(jì)算速度也要快。

(2)TSC 觸發(fā)器的諧波電流特性：濾波電路中諧波電流大時(shí)，在一個(gè)周波電壓里，電流多次過(guò)零，要求觸發(fā)器連續(xù)觸發(fā)—脈沖列觸發(fā)，使得晶閘管不截止，電流不斷續(xù)。

(3)TSC觸發(fā)器的濾波電路觸發(fā)特性：濾波電路存在電抗器，電抗器使得電容器工作電壓高于電網(wǎng)電壓，在TSC停止時(shí)，晶閘管的電壓>0V,濾波次數(shù)越低，晶閘管電壓越高，在濾波電路中，要求觸發(fā)器仍然可以觸發(fā)晶閘管。

(4)不平衡觸發(fā)器和平衡觸發(fā)器：不平衡觸發(fā)器有三個(gè)觸發(fā)命令可以分相觸發(fā)，平衡觸發(fā)器只有一個(gè)觸發(fā)命令，得到命令三相開(kāi)關(guān)都要?jiǎng)幼鳌?/span>

(5)導(dǎo)通電流沒(méi)有沖擊：在快速投切動(dòng)作時(shí)，電容器充電到電網(wǎng)電壓的峰值，由于是理想投切狀態(tài)，導(dǎo)通瞬間，晶閘管幾乎沒(méi)有沖擊電流。在停止了一段時(shí)間后，電容器上直流電壓幾乎放電完，晶閘管上沒(méi)有直流電壓，此時(shí)晶閘管觸發(fā)為非理想狀態(tài)，觸發(fā)有一點(diǎn)沖擊，但是不應(yīng)大于1.7倍的正常值。

(6)觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，晶閘管兩端的電壓理想狀態(tài)為晶閘管的導(dǎo)通壓降2V左右，不理想的狀態(tài)有一點(diǎn)過(guò)零前后沿沖擊電壓，沖擊電壓值越小越好。

8.觸發(fā)脈沖線的要求 觸發(fā)線應(yīng)用雙色雙絞線。白色為觸發(fā)級(jí)(G)，紅色為陰極(K)

9. 電容器組主電路形式：

三角形電路，晶閘管可以放在三角形內(nèi)，也可以放在三角形外，放在三角形外的開(kāi)關(guān)一般為2控3電路，2對(duì)晶閘管開(kāi)關(guān)控制3相電路。2控3電路簡(jiǎn)單，但是，觸發(fā)電路的要求很高，2對(duì)晶閘管開(kāi)關(guān)的閉合和打開(kāi)有時(shí)序的要求，忽略了，會(huì)造成觸發(fā)晶閘管時(shí)主回路電流大，晶閘管在停止時(shí)承受的電壓高，甚至，有的晶閘管對(duì)不動(dòng)作。2控3觸發(fā)電路,設(shè)計(jì)的晶閘管的承受電壓不應(yīng)超過(guò)2倍的峰值電壓加電抗器的電壓。

晶閘管開(kāi)關(guān)可以是兩只晶閘管的反并聯(lián)，也可以是一只晶閘管一只二極管的反并聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式。用一只晶閘管一只二極管的反并聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式更合理，但是要注意減少合閘電流的沖擊。

10. 電網(wǎng)同步電壓類觸發(fā)電路宜設(shè)計(jì)相序錯(cuò)電路功能，當(dāng)觸發(fā)錯(cuò)誤時(shí)候，晶閘管有很大沖擊電流，沖擊電流引起電網(wǎng)電壓畸變，瞬時(shí)相序破壞，用此功能封鎖晶閘管，保護(hù)主回路。宜設(shè)計(jì)有同步電壓丟失，跳掉主開(kāi)關(guān)的功能。

11. 電網(wǎng)同步電壓類觸發(fā)電路，電網(wǎng)電壓采樣回路中宜設(shè)計(jì)帶有濾波功能，工業(yè)企業(yè)電網(wǎng)受到諧波電流沖擊，電壓引起畸變，濾波電路濾除諧波，可以提高觸發(fā)時(shí)刻的準(zhǔn)確性。

12. 觸發(fā)電路對(duì)晶閘管產(chǎn)生的觸發(fā)電流要有500mA左右，觸發(fā)電流的產(chǎn)生宜用脈沖變壓器的方法產(chǎn)生。盡量避開(kāi)光耦電子電路觸發(fā)的方式，光耦觸發(fā)電流太小，不可靠。脈沖變壓器的安裝位置盡量靠近晶閘管。

中壓TSC的觸發(fā)，一定要用脈沖變壓器方式，不可用高電路板形式，因?yàn)榫чl管導(dǎo)通時(shí)電位太低，沒(méi)有能量產(chǎn)生觸發(fā)電流。此時(shí)脈沖變壓器要工作在推挽方式。

13 主回路受到干擾檢查的方法，停止觸發(fā)電源觀察是否還有干擾，如果還有，將晶閘管的觸發(fā)極G和陰極K短路，觀察如果還有干擾，則可以判斷是晶閘管的問(wèn)題，與觸發(fā)電路無(wú)關(guān)。

14 觸發(fā)電路為低壓弱電控制電路，盡量遠(yuǎn)離主電路，防止干擾。

結(jié)束語(yǔ)

本文試圖從負(fù)載要求、補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)、電壓等級(jí)、晶閘管結(jié)構(gòu)同步信號(hào)的選取方式等不同的角度，闡述晶閘管投切電容器(TSC)的觸發(fā)器的技術(shù)性能參數(shù)要求、標(biāo)準(zhǔn)，以推動(dòng)TSC觸發(fā)器技術(shù)的進(jìn)步。