[發明專利]單相過零驅動閘的設計

無效

• 申請號: 00117841.5
• 申請日: 2000-05-26
• 公開（公告）號: CN1326268A
• 公開（公告）日: 2001-12-12
• 發明（設計）人: 楊榮合
• 申請（專利權）人: 楊松云;楊榮合
• 主分類號: H03K17/13
• 分類號: H03K17/13
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬機電領域。

我曾在1999、9、1、公開的專利“三相交流電的無觸關開關(ZL95227526.0)”中留下一個設定，假定單相電的過零驅動問題有一個接入雙向可控硅控制極的過零驅動集成塊(或線路)就算問題已經解決。稍后對有關資料一推敲，我發現問題遠非如此簡單。由于該問題的徹底解決牽涉到上述三相專利的有效實施，為了掃清前進路上的技術障礙，也為了徹底揭示在單相電領域遺留下的圍繞過零驅動出現的技術問題，本發明著重從設計方法上描述“單相過零驅動閘”(即是上述專利ZL95227526.0中所說“單相交流電的過零驅動型無觸頭開關”)制作成功必然涉及的各個技術要點，這些要點均屬解決問題的必要條件，缺一不可。

人們出于安全生產與環境保護諸多需要，近年正著眼于以無觸頭的開關去取代有觸頭的開關，這是大勢所趨，通常這一任務由可控硅的截止與導通功能實施，而且實施也不難。稍后人們發現，只用可控硅作成的無觸頭開關雖可使負載線沒有因觸頭而生成的電火花，但仍不能根除開或關那一瞬派生的浪涌電流或電壓跳變，因而派生的高頻電磁輻射仍舊很強，于是出現了在可控硅控制極G上接入的“過零驅動集成塊”(或過零驅動線路)。說到底，這些集成塊或線路本質上都只是脈沖變換器，即使它已設計得十全十美，也只能算是滿足了單相過零驅動閘制造成功之前的一個必要條件，以下一些關系到能否真正實現過零驅動功能的要害問題，它就絲毫未能正面作答，如：所謂“過零”的原始信息，確切的電參數為何？如何去捕捉？捉“過零”的方法周密否？等等，還不止此，退一步講，就算控制極上來的觸發信號果真是合格的“過零”才準開(或關)的脈沖，但可控硅仍舊可能不遵守過零規則我行我素運作，這一點見過后文分析即可一目了然；還有，有效的過零驅動對負載也有相應的嚴格要求，比方說，要求負載必須是無源負載，因為任何有源負載，哪怕該負載內只在某一時間段才出現派生的臨時“電源”，也可能因迭加而導致過零規則的破壞。可見，在單相交流供電領域里能否有效實現過零驅動，決不是一個簡單的孤立的技術問題。之所以可控硅的非過零驅動容易實施，而過零驅動卻難于實施，是因為：非過零驅動是一種只由可控硅獨自專斷的強制性功能，而過零一瞬的驅動卻是一種引導性的、多因素配合的功能。以上所述決非故弄玄虛，幾年前就曾出現過在過零驅動問題上前功盡棄的教訓，這已在我的前述三相專利文獻ZL95227526.0中揭示過一例，不再重述。

本發明的目的是：從設計方法上說明：在廣義單相電領域使用的過零驅動閘應當滿足的各種必要條件；作為重要特例，對以正弦交變電壓供電的無源負載或準無源負載，說明過零驅動閘各個必要條件的量的界線；就正弦交變電壓這種波形，提供詳細的線路圖，該圖既能精確地捕捉供電的每一次過零信息，又通過適當的脈沖變換使雙向可控硅的控制極上得到恰當的過零觸發脈沖，雙向可控硅是選用合格可控硅(如果負載屬于無源負載或準無源負載)，也可以是選用次合格可控硅(如果負載屬于線性儲能負載或非線性儲能負載)。如果情況屬于選用合格可控硅那種，則可控硅的開通與關斷均可在正弦交變電壓過零一瞬實現；如果情況屬于選用次合格可控硅那種，則可控硅的開通可在正弦交變電壓過零一瞬實現，但可控硅的關斷那一刻卻只能在負載上的交變電流過零實現了，此刻交變電壓并不過零。由此可見，過零驅動將酌情包含不同內容。

鑒于以往過零驅動設計上的教訓，為了避免重蹈覆轍，在說明本發明要求保護的技術內容之前，首先對后文將提及的主要概念界定如下：

單相電。后文所說“單相電”是一個廣義概念，它是指在供電(即相線——中線進線端)提供的周期為T的沒有直流分量的交變電壓V(t)，該V(t)的零值電壓[V(ti)＝0]每隔T/2時間間隔出現一次，而且，其上升沿“過零”與下降沿“過零”交替出現。

鏡象重合電壓。在上述單相電V(t)中，有一簇特殊的單相電，它的負值電壓(時間軸t之下那部分)反號成正值電壓后(即變為時間軸t上方的鏡象后)，可與該單相電的原正值電壓部分通過平移完全重合，這簇單相電稱為“鏡象重合電壓”，包括時間軸t從中腰穿過的正弦波、方波、三角波等電壓(鏡象重合電壓還有許多波形，因本文不予討論，略)。這一簇單相電是后文V(t)的主要供電形式，只要在這一簇中確定了任何一種具體供電波形及波參數，就可以準確地確定后文主線路上主要元部件應當界定的電參數。(注：本文所有時間軸t均以平面直角坐標系的橫軸表示)。