淄博安森自动化设备有限公司

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晶闸管智能模块
晶闸管智能模块
晶闸管智能模块

  把一个或几个晶闸管芯片按一定的形式连接并与触发系统、各种传感器或者其它控制单元通过特殊的方法封装成模块,能直接完成交流调压、全控整流、稳流稳压等各种功能,并且具备各种保护能力,它完全不同于单只封装晶闸管芯片的模块,我们称它为晶闸管智能模块(简称模块)。

  模块可应用于各行各业需要对电力能量大小进行调整和变换的场合。如变压器调压,加热行业调温,金属加工行业的电镀、电解,电源行业电池充放电、电源稳压,电磁行业的励磁以及各行业广泛使用的直流电机调速、交流电机软起动等。

  模块的使用非常简单,只需用一个可调的电压或者电流信号即可对模块输出电压的大小进行平滑调节,从而实现弱电对强电的控制。

  电压或电流信号可取自各种控制仪表、计算机D/A输出,电位器直接从直流电源分压等各种方法。控制信号可以有0~10V,4~20mA两种形式。

  模块规格型号标识方法

  晶闸管芯片联结

  图 2:三相交流                                          图 3:三相整流


  图 4:单相交流                                         图 5:单相整流

  模块型号和规格

  模块的规格和型号见表1:

                     


  注:1、电流规格为模块最大导通角下能输出的直流电流平均值或交流电流有效值。电压规格为模块输入端子间最高输入交流电压有效值

  表中列出的型号只标明一般用户可选的电流数,特殊电流规格用户订货时需说明。

  使用快速入门

  (1)模块的控制功能端口符号定义

  +12V:外接+12V直流电源正极。

  GND:外接+12V直流电源负极(地)。

  GND1:控制信号地线,与GND相通。

  CON10V:0~10V控制信号输入

  (默认控制信号,可以按用户要求改为其它控制信号)

  TESTE:检测电源,方便用户检测模块功能时用。可外接4.7K~20K电位器,取出0~10V信号。

  CON20mA:4~20mA控制信号输入。

  (2)模块工作的必要条件

  模块要正常工作,必须具备以下条件:

  ①+12V直流电源:模块内部控制电路的工作电源,+12V电源正极接+12V端子,公共端子接GND端子。

  ②控制信号:0~10V(4~20mA)控制信号,用于对输出电压大小进行调整的控制信号,正极接CON10V(CON20mA),负极接GND1。

  ③供电电源和负载:供电电源一般为电网或者供电变压器,接模块的输入端子;负载为用电器,接模块的输出端子。

  (3)应用实例

  模块的输入端子接380V电网,模块的输出端子接灯泡,用电位器取出0~10V的控制信号对灯泡上的电压进行调整,此电路也可以用于对模块工作正常与否的检测。


  模块的进一步应用

  (1)导通角与模块输出电流的关系

  模块的导通角与模块能输出的最大电流有直接关系,模块的标称电流是最大导通角时能输出的最大电流。在小导通角(输出电压与输入电压比值很小)下输出的电流为很尖的脉冲,仪表显示的电流也很小(直流仪表一般显示平均值,交流仪表显示非正弦电流时比实际值小),但是输出电流的有效值很大,半导体器件的发热与有效值的平方成正比,会使模块严重发热甚至烧毁。因此,模块应在最大导通角的65%以上工作。

  (2)模块电流规格的选取方法

  考虑到晶闸管产品一般都是非正弦电流,存在导通角的问题并且负载电流有一定的波动性和不稳定因素,且晶闸管芯片抗电流冲击能力较差,在选取模块电流规格时必须留出一定余量。推荐选择方法如下:

  I>K∙I负载∙U最大∕U实际

  K:安全系数,阻性负载K=1.5,感性负载K=2;

  I负载:负载流过的最大电流;

  U实际:负载上的最小电压;

  U最大:模块能输出的最大电压;(三相整流模块为输入电压的1.35倍,单相整流模块为输入电压的0.9倍,其余规格均为1.0倍);

  I:需要选择模块的最小电流,模块标称的电流必须大于该值。

  例:某系统用三相整流模块电炉调温,380V输入,输出电流130A,输出直流电压可调350V~450V,应选择什么型号的模块?

  选择方法:三相整流模块,380V输入,最大输出直流电压为380×1.35=510V,电炉为阻性负载,按公式输出电流应不小于1.5×130×510/350=284A,可选取320A的模块,型号为:MTS-ZL-320。

  (3)模块的输出特性

  模块的控制电压与控制角α的关系因负载性质和电路形式的不同而有所区别:

  单相整流调压模块用于阻性负载时,α有效范围为0°~180°,控制电压对应0.5V~9.5V;用于感性负载时α范围为0°~90°,控制电压对应于5V~9.5V。

  三相全控整流调压模块用于阻性负载时,α有效范围为0°~120°,控制电压对应2V~8V;感性负载时,α范围为0°~90°,控制电压对应于3.5V~8V。

  三相半控整流调压模块用于阻性负载时,α有效范围为0°~180°,控制电压对应0.5V~9.5V。

  单相交流调压模块用于阻性负载时,α有效范围为0°~180°,控制电压对应0.5V~9.5V。

  三相全控交流调压模块用于阻性负载时,α有效范围为0°~150°,控制电压对应1.5V~9V。

  三相半控交流调压模块用于阻性负载时,α有效范围为0°~210°,控制电压对应0.5V~9.5V。

  三相整流充放电模块逆变放电时,α有效范围为90°~180°,控制电压对应0.5V~5V;整流充电时,α有效范围为0°~90°,控制电压对应5V~9.5V。

  注:交流调压模块用于感性负载时α应大于负载阻抗角Ψ,即α≥Ψ;当α≤Ψ时,模块已输出最大电压,且不再随α的改变而变化。

  图 7:控制电压与控制角        图 8:各种模块的输出特性

  以上特性图仅供参考。 

  (4)模块的控制端口与控制线

  模块控制端口有5脚、9脚和15脚三种不同形式的引出插座,分别对应于5芯、9芯、15芯的控制线。如果控制线有屏蔽层,屏蔽层应和直流电源地线相连。

  模块控制端口插座和控制线插座上都有编号,各引脚控制与控制引线颜色对照见表2:

  (5)不同控制信号相互转换的方法


  图 9:电位器取控制信号             图 10:4~20mA转换成0~10V


  图 11:0~5V转换成0~10V             图 12:0~10mA转换成0~10V

  模块的保护方法

  ①过电流保护

  过流保护一般都推荐外接快速熔断器的方法,但快速熔断器对于短路保护引起的过流效果很好,对于一般性的过流并不能起到很好的保护效果,因为两倍于快速熔断器额定值的电流在几秒内才能熔断。如果要取得较好的保护效果,可采用快速熔断器并使用外接过流保护功能的控制板。

  快速熔断器接线方法:串联于模块的交流输入端即可,三相模块三只,单相模块一只。

  快速熔断器参数选择

  额定电压大于电路工作电压。

  熔断器额定电流一般取负载电流的百分之七十到八十。

  ②过电压保护

  模块的过压保护,推荐使用阻容吸收和压敏电阻两种方式。

  阻容吸收

  阻容吸收回路能有效抑制晶闸管由导通到截止时产生的过电压,有效避免晶闸管被击穿。

  接线方法:阻容吸收回路并联在模块每一只晶闸管芯片上即可。反并联芯片可共用一组。

  压敏电阻

  压敏电阻可以吸收由于雷击或其它原因产生的能量较大、持续时间较长的过电压,一般用于输入电压有强烈干扰的地方。

  i.压敏电阻接线:将压敏电阻并联于模块的交流输入端。

  ii.压敏电阻的选择:

  a.对于500V以下系统,可按710V≤V/1mA≤1000V选取。

  压敏电阻标称电压(V/1mA),是指压敏电阻流过1mA电流时它两端的电压,接线方法见图17~18。

  b.压敏电阻的耐流容量用户可自己选取。


  图 17:三相模块                   图 18:单相模块 

  (7)模块工作直流电源要求

  推荐使用厂家配套的直流电源!直流电源极性接反会烧坏模块!

  用户自己选择直流电源时必须满足以下要求:

  ①输出电压要求:+12V电源:+12±0.5V,纹波电压小于20mV。

  ②输出电流要求:标称电流小于500安培产品:I+12V>0.5A;标称电流大于500安培产品:I+12V>1A。

  (8)散热器风机的选用

  模块正常工作时必须配备散热器和风机。

  散热器和风机选择:推荐采用厂家配套的散热器和风机。用户自备时按以下原则选取:

  1、必须能保证模块正常工作时散热底板温度不大于75℃;

  2、模块负载较轻时,可减小散热器的大小或采用自然冷却;

  3、有水冷条件的,应首选水冷散热。

  表5~6中列出了不同型号模块工作在额定电流,环境温度为40℃时所需的散热器长度、风机规格、数量及散热器参数等,以供参考:

  模块的安装与测试

  (1)把散热器和风机按通风要求装配于机箱合适位置。

  (2)在模块导热底板表面与散热器表面各均匀涂覆一层导热硅脂,然后用四个螺钉把模块固定于散热器上,固定螺钉不要一次拧紧,几个螺钉要依次固定,用力要均匀,反复几次,直至牢固,使模块底板与散热器表面紧密接触。

  (3)用接线端头环带将铜线扎紧,最好浸锡。然后套上绝缘热缩管,用热风或热水加热收缩。将接线端头固定于模块电极上,并保持良好的平面压力接触。严禁将电缆铜线直接压接在模块电极上。

  (4)为延长产品使用寿命,建议每隔3-4个月维护一次,更换一次导热硅脂,清除表面灰尘,紧固各压接螺钉。

  四、模块的构造特点和参数

  1、模块的构造特点

  (1)德国进口低压降方形芯片,陶瓷覆铜板(DCB)焊接工艺。

  (2)自主设计的10位A/D专用数字触发电路,性能稳定可靠。

  (3)控制电路、晶闸管芯片与导热底板相互隔离。

  2、模块的一般参数

  (1)输出电压不对称度:<2%

  (2)输出电压不稳定度:<0.5%

  (3)多种触发脉冲,适用于不同应用场合

  (4)特殊电阻同步电路,三相自适应,可靠性、稳定性远高于变压器同步方式

  (5)感性负载特殊优化,适用各种空载、轻载、重载感性负载

  3、模块内部晶闸管芯片主要参数

  (1)正反向峰值耐压:≥1400V;

  (2)di/dt:100A/μs;

  (3)dv/dt:500V/μs

  模块外形及安装尺寸


          单相模块                   三相交流模块               三相整流模块

            图 19                           图 20                           图 21

               

  使用环境要求

  (1)工作场所环境温度范围:-25℃~+45℃。

  (2)模块周围应干燥、通风、远离热源、无尘、无腐蚀性液体和气体。

  (3)模块不能当作隔离开关使用,为保证安全,模块前面需加空气开关。

  注:本说明书图表和所列内容仅供参考,如有变更,恕不通知用户。