專利名稱：：一種三相可控硅移相觸發(fā)脈沖控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種三相可控電路，具體來說是一種三相可控硅移相觸發(fā)脈沖控制電路。
背景技術(shù)：
：鐵路鋪軌機、架橋機是鐵路線上施工企業(yè)的主要施工機械，其大車走行采用交-直流電傳動方式，該傳動方式與鐵路內(nèi)燃機車采用的交-直流電傳動在控制方式上有著很大的區(qū)別;內(nèi)燃機車采用控制柴油機轉(zhuǎn)速一控制發(fā)電機轉(zhuǎn)速一控制輸出電壓一控制輸出到牽引電動機電流的方式達到控制輸出功率的目的。這種結(jié)構(gòu)的交一直流整流電路，只需普通的三相二極管整流電路即可。而鐵路鋪軌機架橋機的發(fā)電機組，除為大車走行提供電源以外，還擔負著起吊、拖拉、橫移等三相異步電動機，以及電焊、照明等其它設(shè)備的供電。所以為定轉(zhuǎn)速、定電壓、定頻率輸出。這樣一來，采用普通的二極管三相整流電路達不到控制牽引電機電流的目的。所以鋪軌機、架橋機均采用了三相可控硅整流調(diào)壓電路來控制牽引電機的電流達到控制輸出功率的目的。三相可控硅整流電路要正常工作，必須為其提供一個與三相電源同步的，移相角可調(diào)，具有一定的幅度和寬度的觸發(fā)脈沖。從而使可控硅整流電路輸出可控的電流并且電源三相平衡，達到較高的電源效率的目的。為了達到該目的，人們設(shè)計了各種移相觸發(fā)電路；第一代的移相脈沖觸發(fā)電路采用分立元件構(gòu)成。其電路復(fù)雜，可靠性低。隨著集成電路工業(yè)的發(fā)展，它們已經(jīng)被第二代采用小規(guī)模移相觸發(fā)集成電路的控制電路所代替。使用小規(guī)模集成電路以后，有條件采用了很多提高可靠性技術(shù)措施，比如采用雙脈沖觸發(fā)，提高了觸發(fā)可靠性。在電路上采取措施提高了鋸齒波的線性度，從而使脈沖間隔更加一致，達到了三相平衡，提高了電源效率等。目前在鐵路架橋機和鋪軌機等大型軌行設(shè)備上使用的是采用KC系列小規(guī)模集成電路開發(fā)的第二代移相觸發(fā)集成電路產(chǎn)品。該產(chǎn)品由于集成度較低，使用集成電路器件較多，在可靠性上達不到高的標準。近年集成電路研發(fā)廠家開發(fā)出了新一代的移相觸發(fā)集成電路。隨著技術(shù)的進步，老型號集成電路已經(jīng)停產(chǎn)，在市場上難以采購，既使買到其價格也非常高。而目前市場上現(xiàn)有的用于三相可控硅整流電路的觸發(fā)脈沖控制板一方面價格較高，另一方面無法直接適用于鋪軌機和架橋機的整流控制，因此，有必要采用新型大規(guī)模集成電路研發(fā)新一代的移相觸發(fā)控制電路，來代替原有的舊電路，以實現(xiàn)鋪架機械大車走行控制電路的技術(shù)進步
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種新型的三相可控硅移相觸發(fā)脈沖控制電路，代替原有的老的電路，達到控制更加安全可靠、在任何情況下均可防止點沖擊，并且電路更加簡單、配件容易購買，工作壽命更長的目的。為了解決上述問題，本發(fā)明采用了如下控制電路，該電路為模塊化設(shè)計，它包括給定控制模塊l，與開機連鎖控制模塊2和脈沖成形及控制模塊4連接，將外給定電位整定成穩(wěn)定的移相控制電壓，并驅(qū)動工作指示燈和輸出開機聯(lián)鎖后的解鎖信號。開機連鎖控制模塊2，與給定控制模塊1和脈沖成形及控制模塊4連接，使系統(tǒng)在非正常得電后工作在零位狀態(tài)，使外給定電壓須回零后再起調(diào)，方能產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。同步調(diào)整模塊3，與脈沖成形及控制模塊4連接，使輸入的同步信號和主回路中的相位保持一致。脈沖成形及控制模塊4，與給定控制模塊l、開機連鎖控制模塊2、同步調(diào)整模塊3和脈沖功率放大模塊5連接，使脈沖成形及控制模塊4在外部脈沖變壓器來的、經(jīng)過同步調(diào)整后的同步脈沖信號的作用下，產(chǎn)生與主回路相位一致的觸發(fā)脈沖信號，該信號輸出到脈沖功率放大電路放大后去觸發(fā)可控硅。脈沖功率放大模塊5，與脈沖成形及控制模塊4連接，一方面使從脈沖成形及控制模塊4輸出的脈沖信號進一步放大，以觸發(fā)大功率的可控硅，另一方面使觸發(fā)脈沖與輸出回路隔離給定控制模塊1采用LM224、LM324或LM124的運算放大器集成電路。開機連鎖控制模塊2采用LM224、LM324或LM124的運算放大器集成電路。脈沖成形及控制模塊4采用了集成移相觸發(fā)單片集成電路TC787。同步調(diào)整模塊3中同步電路能適應(yīng)脈沖變壓器接法為A/Y。開機連鎖控制模塊2由TC787的脈沖輸出禁止端配合運算放大器構(gòu)成的開機連鎖電路構(gòu)成同步調(diào)整模塊3采用了RC可調(diào)移相電路。在TC787內(nèi)部集成有三個過零和極性檢測單元、三個鋸齒波形成單元、三個比較器、一個脈沖發(fā)生器、一個抗干擾鎖定電路、一個脈沖形成電路、一個脈沖分配及驅(qū)動電路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、觸發(fā)脈沖能夠控制可控硅的輸出電流從零起調(diào)，不產(chǎn)生電流沖擊。2、輸出電壓從零調(diào)到最高500伏電壓，移相角足夠?qū)?，達0°160°以上。3、三相輸入電流平衡。4、具有掉電自鎖輸出功能，可防止再來電時的電沖擊。5、可靠性要高，在攝氏零下2(TC7(TC應(yīng)能正常工作。6、輸入內(nèi)阻要高，對同步電壓的要求要低。7、輸出的脈沖幅度、寬度均保證可靠觸發(fā)500A的可控硅。8、與原有的脈沖控制電路板輸入輸出接口上達到兼容。9、本發(fā)明的重要環(huán)節(jié)是選用的TC787高性能移相觸發(fā)集成電路，并利用它的脈沖禁止端設(shè)計了開機連鎖電路，可以有效的防止開機電沖擊；TC787適用于主功率器件是可控硅的三相全控橋或其他拓撲電路結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中作為功率可控硅的移相觸發(fā)電路?？赏瑫r產(chǎn)生六路相序互差60°的輸出脈沖。TC787在單雙電源下均可工作，其適用電源的范圍較廣泛，它輸出三相觸發(fā)脈沖的觸發(fā)控制角可在O。180°范圍內(nèi)連續(xù)同步改變。它對零點的識別非?？煽?，使它可方便地用作過零開關(guān)，同時器件內(nèi)部設(shè)計有移相控制電壓與同步鋸齒波電壓交點(交相)的鎖定電路，抗干擾能力極強。電路自身具有輸出禁止端，使用戶可在過電流、過電壓時進行保護，或利用該端口的功能實現(xiàn)其他特定功能。本發(fā)明利用TC787的這一個端口，用開機連鎖電路輸出的信號來封鎖TC787的脈沖輸出，實現(xiàn)開機時的電沖擊。TC787可方便地通過改變6腳的電平高低來設(shè)置其輸出為雙脈沖還是單脈沖。本發(fā)明為保證觸發(fā)的可靠，將其設(shè)置成雙脈沖輸出狀態(tài)。TC787是目前國內(nèi)市場上廣泛流行的TCA785及KJ(或KC)系觸發(fā)集成電路的換代產(chǎn)品，與TCA785及KJ(或KC)系電路相比，具有功耗小、功能強、輸入阻抗高、抗干擾性能強，移相范圍寬、外接元件少等優(yōu)點，而且裝調(diào)簡便，使用可靠，只要一塊這樣的集成電路，就可以完成三塊TCA785與一塊KJ041，一塊KJ042或五塊KJ(三塊KJ004、一塊KJ042、一塊KJ041)(或KC)系列器件組合才能具有的三相移相功能。因此，TC787可廣泛應(yīng)用于三相全控、三相半控、三相過零等機電一體化產(chǎn)品的移相觸發(fā)系統(tǒng)，從而取代TCA785、KJ004、KJ041、KJ042等同類電路。為提高整機壽命、縮小體積，降低成本提供了一種新的更加有效的途徑。因此，本發(fā)明選用TC787單片大規(guī)模移相觸發(fā)集成電路具有明顯的性能優(yōu)勢，使用它來設(shè)計新一代的鋪架機的大車走行脈沖控制電路，具有較高的性能價格比。圖l為本發(fā)明的脈沖控制板原理框圖；圖2為本發(fā)明的給定控制模塊1原理圖3為本發(fā)明的開機連鎖控制模塊2原理圖4為本發(fā)明的集成電路TC787的各引腳的排列圖5為本發(fā)明的集成電路TC787的內(nèi)部單元電路；圖6為本發(fā)明的脈沖功率放大模塊5的原理圖7為本發(fā)明的同步調(diào)整模塊3的原理圖8為本發(fā)明的三相可控硅移相觸發(fā)脈沖控制電路原理圖。具體實施例方式實施例給定控制模塊l，與開機連鎖控制模塊2和脈沖成形及控制模塊4連接，將外給定電位整定成穩(wěn)定的移相控制電壓，驅(qū)動工作指示燈，輸出開機聯(lián)鎖后的解鎖信號。開機連鎖控制模塊2，與給定控制模塊1和脈沖成形及控制模塊4連接，使系統(tǒng)在非正常得電后工作在零位狀態(tài)。同步調(diào)整模塊3，與脈沖成形及控制模塊4連接，使同步信號和主回路中的相位保持一致脈沖成形及控制模塊4，與給定控制模塊l、開機連鎖控制模塊2、同步調(diào)整模塊3和脈沖功率放大模塊5連接，其作用是在脈沖變壓器輸出的經(jīng)過同步調(diào)整后的同步脈沖信號的作用下，產(chǎn)生與主回路相位一致的觸發(fā)脈沖信號，該信號輸出到脈沖功率放大電路放大后去觸發(fā)大功率可控硅。脈沖功率放大模塊5，與脈沖成形及控制模塊4連接，一方面使從脈沖成形及控制模塊4輸出的脈沖信號進一步放大，以觸發(fā)大功率的可控硅，另一方面使觸發(fā)脈沖與輸出回路隔離給定控制模塊l，如圖2所示，該部分電路主要完成外給定電位整定成穩(wěn)定的移相控制電壓，此外還有工作指示燈的驅(qū)動和輸出開機聯(lián)鎖后的解鎖信號等功能。該部分由LM224通用四單元運算放大器的各單元來分別實現(xiàn)上述功能。U1A單元完成外給定電位的整定工作。其工作在反相比例運算放大器方式。當從UK端口輸入的外部給定信號從0V到-15V之間變化時，通過調(diào)整W1和W2，可調(diào)節(jié)整定后的輸出電壓，對本系統(tǒng)可將其調(diào)整到O.2V9.5V之間。U1B單元完成開機聯(lián)鎖后的解鎖工作。它工作在電壓比較器方式。若開機后外給定電位比較高，S陽1B輸出電位較高，超過由R14、R15形成的基準電位時，U1B輸出低電平，g卩A點為低電位，反之則為高電位，此高電位送給開機聯(lián)鎖單元，作為解鎖信號。U1C單元用來給脈沖形成及控制部分提供可靠的移相控制電壓，其工作在電壓跟隨器方式，R8作為反饋網(wǎng)絡(luò)，使經(jīng)過整定后的外給定信號更加穩(wěn)定。R7作為其輸入電阻。輸入信號為經(jīng)過U1A整定后的移相電壓，同時該電壓還受開機聯(lián)鎖控制部分輸出的鉗位信號Q的影響。U1D單元完成工作指示燈的驅(qū)動工作。同U1B單元一樣，該單元接成電壓比較器，其同相輸入端由RIO、Rll組成確定的基準電壓。反相輸入端通過R9接開機聯(lián)鎖控制部分輸出的禁止脈沖輸出信號Pi。當正常工作時，Pi為O.7V左右，低于由R10和R11給定的基準電壓，U1D輸出高電平，此高電平經(jīng)R12限流后經(jīng)過綠色發(fā)光二極管D5到地，綠色發(fā)光二極管點亮。當出現(xiàn)異常，即開機聯(lián)鎖時，Pi為高電平，此時，綠色發(fā)光二極管熄滅，紅色發(fā)光二極管點亮。開機連鎖控制模塊2，如圖3所示，當系統(tǒng)工作在大電流控制狀態(tài)，即移相角較小，被控制的可控硅電流較大，若此時由于某種原因系統(tǒng)突然掉電，而外給定電位器又未能調(diào)整到低端；則系統(tǒng)再一次得電工作后，將會控制可控硅從阻斷狀態(tài)突然跳躍到大電流工作狀態(tài)。這種沖擊對負載及可控硅本身是極為不利的，所以必須要有一套裝置，使系統(tǒng)在非正常得電后工作在零位狀態(tài)，即開機聯(lián)鎖?？紤]到元件的通用性，我們?nèi)匀徊捎猛ㄓ盟膯卧\算放大器LM224來實現(xiàn)此項功能。U2B、U2C單元組成一個自鎖電路，其中R18、R19形成基準電位，系統(tǒng)剛得電時，由于C3的延時效應(yīng)，使U2B的反相輸入端電位較同相輸入端低，因此U2B輸出高電平，該電壓通過R21加到U2C的反相輸入端使U2C輸出低電平，該低電平又通過R22加至U2B的反相輸入端，形成正反饋，使U2B輸出端始終輸出低電平。若系統(tǒng)得電后，外給定電位超過了由R14、R15形成的基準電位時，U1B輸出低電平，艮口A點為低電位，由于有二極管D3的隔離作用，該低電平對U2B、U2C形成的聯(lián)鎖電路沒有影響。只有當外給定電位低于R14、R15形成的基準電位時，U1B輸出狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)變高，A點為高電位。該高電平通過D3使加至U2B的反相輸入端，使U2B輸出翻轉(zhuǎn)為低，進而通過R21使U2C輸出也翻轉(zhuǎn)變高，又通過R22反饋到U2B的反相輸入端，形成新的正反饋，使U2B輸出信號保持為高。正常工作后，雖然U1B的輸出將隨外給定信號的調(diào)整在高低之間變化，但由于D3對低電平的隔離作用，U2B、U2C的輸出狀態(tài)均不會發(fā)生變化。U2D工作在電壓比較器方式。聯(lián)鎖時輸出高電平，該高電平一方面直接控制禁止脈沖輸出端Pi，另一方面又通過隔離二極管D6，將經(jīng)過U1A整定后的移相電壓鉗位在高電平，使得脈沖形成部分無法形成輸出脈沖，提高了聯(lián)鎖的可靠性。解鎖后，Pi端為零，允許脈沖輸出，同時由于D6的隔離，其對移相電壓不發(fā)生影響，可根據(jù)需要調(diào)整外給定電位，得到滿意的輸出脈沖。脈沖成形及控制模塊4，如圖4、圖5和表1所示，脈沖形成及控制是本發(fā)明的核心部分。在此我們選用新型集成移相觸發(fā)單片集成電路TC787。其各引腳的排列如圖4，內(nèi)部單元電路如圖5，引腳的名稱、功能如表l。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表l由圖5可知，在TC787內(nèi)部集成有三個過零和極性檢測單元、三個鋸齒波形成單元、三個比較器、一個脈沖發(fā)生器、一個抗干擾鎖定電路、一個脈沖形成電路、一個脈沖分配及驅(qū)動電路。其工作原理為經(jīng)過阻容T型濾波移相后的同步電壓，通過耦合電容送入移相觸發(fā)集成電路TC787。輸入的三相同步電壓，通過過零和極性檢測單元檢測出零點和極性后，作為內(nèi)部三個恒流源的控制信號。三個恒流源輸出的恒定電流給外接三個等值電容Ca、Cb、Cc恒流充電，形成良好的等斜率鋸齒波。鋸齒波形成單元輸出的鋸齒波與移相控制電壓Vr比較后，取得相交點，該交點經(jīng)集成塊內(nèi)部的抗干擾鎖定電路鎖定，保證交相點唯一而穩(wěn)定，使交相點以后的鋸齒波或移相電壓的波動不影響輸出。該交相信號與脈沖發(fā)生器輸出的脈沖信號經(jīng)脈沖形成電路處理后，變?yōu)榕c三相輸入同步信號相對應(yīng)且與移相電壓大小相適應(yīng)的脈沖信號，送到脈沖分配及驅(qū)動電路。若5腳禁止端的信號無效，則脈沖分配電路根據(jù)6腳的設(shè)定狀態(tài)完成雙脈沖或單脈沖的分配功能，并經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后輸出。若5腳禁止信號有效，則脈沖分配及驅(qū)動電路內(nèi)部的邏輯電路動作，封鎖脈沖輸出，確保所有脈沖輸出端全為低電平。脈沖功率放大模塊5，如圖6所示，從TC787輸出的觸發(fā)脈沖還不足以可靠觸發(fā)大功率的晶閘管，必須將其放大。從712腳輸出的脈沖信號經(jīng)過限流電阻輸入Q1Q6三極管基極，并在集電極外接脈沖變壓器，一方面使脈沖信號進一步放大，以觸發(fā)大功率的晶閘管，另一方面使觸發(fā)脈沖與輸出回路隔離。工作原理如圖六。為保證可靠性，采用功率冗余，選用大功率三極管進行驅(qū)動。同步調(diào)整模塊3，如圖7所示，由于本發(fā)明要與原電路在電路接口上保持一致，而原整流電路中同步變壓器采用A/Y接法，同步信號和主回路中的相位并不一致，因此同步信號不能直接輸入脈沖控制部分，本發(fā)明將該信號經(jīng)過阻容T型濾波移相后，通過耦合電容輸入到移相觸發(fā)集成電路，給TC787提供同步信號?？梢愿鶕?jù)采用同步變壓器的不同接法來調(diào)節(jié)W3、W4、W5，以調(diào)整同步電壓的大小和移相角，以保證輸入的三相同步信號與可控硅主回路電壓信號的一致。權(quán)利要求1.一種三相可控硅移相觸發(fā)脈沖控制電路，其特征在于該電路為模塊化設(shè)計，它包括給定控制模塊(1)，與開機連鎖控制模塊(2)和脈沖成形及控制模塊(4)連接，將外給定電位器輸出的電壓信號整定成穩(wěn)定的移相控制電壓，并驅(qū)動工作指示燈和輸出開機聯(lián)鎖后的解鎖信號。開機連鎖控制模塊(2)，與給定控制模塊(1)和脈沖成形及控制模塊(4)連接，使系統(tǒng)在非正常得電后工作在零位狀態(tài)，使外給定電壓須回零后再起調(diào)，方能產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。同步調(diào)整模塊(3)，與脈沖成形及控制模塊(4)連接，使輸入的同步信號和主回路中的相位保持一致。脈沖成形及控制模塊(4)，與給定控制模塊(1)、開機連鎖控制模塊(2)、同步調(diào)整模塊(3)和脈沖功率放大模塊(5)連接，使脈沖成形及控制模塊4在外部脈沖變壓器來的、經(jīng)過同步調(diào)整后的同步脈沖信號的作用下，產(chǎn)生與主回路相位一致的觸發(fā)脈沖信號，該信號輸出到脈沖功率放大電路放大后去觸發(fā)可控硅。脈沖功率放大模塊(5)，與脈沖成形及控制模塊(4)連接，一方面使從脈沖成形及控制模塊(4)輸出的脈沖信號進一步放大，以觸發(fā)大功率的可控硅，另一方面使觸發(fā)脈沖與輸出回路隔離。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的三相可控硅移相觸發(fā)脈沖控制電路，其特征在于給定控制模塊(1)采用LM224、LM324或LM124的運算放大器集成電路。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的三相可控硅移相觸發(fā)脈沖控制電路，其特征在于開機連鎖控制模塊(2)采用LM224、LM324或LM124的運算放大器集成電路。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的三相可控硅移相觸發(fā)脈沖控制電路，其特征在于脈沖成形及控制模塊(4)采用集成移相觸發(fā)單片集成電路TC787。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的三相可控硅移相觸發(fā)脈沖控制電路，其特征在于同步調(diào)整模塊(3)中同步電路能適應(yīng)脈沖變壓器A/Y接法。6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的三相可控硅移相觸發(fā)脈沖控制電路，其特征在于開機連鎖控制模塊(2)由TC787的脈沖輸出禁止端配合運算放大器構(gòu)成的開機連鎖電路構(gòu)成。7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的三相可控硅移相觸發(fā)脈沖控制電路，其特征在于同步調(diào)整模塊(3)采用RC可調(diào)移相電路。全文摘要本發(fā)明公開了一種三相可控硅移相觸發(fā)脈沖控制電路，該電路為模塊化設(shè)計，它包括給定控制模塊(1)、開機連鎖控制模塊(2)同步調(diào)整模塊(3)、脈沖成形及控制模塊(4)和脈沖功率放大模塊(5)。本發(fā)明代替原有的老的電路，達到控制更加安全可靠、在任何情況下均可防止點沖擊，并且電路更加簡單、配件容易購買，工作壽命更長的目的。文檔編號H02M7/155GK101309044SQ20081030171公開日2008年11月19日申請日期2008年5月22日優(yōu)先權(quán)日2008年5月22日發(fā)明者帆凌,彭立軍,浦青松申請人:中鐵五局(集團)有限公司