晶閘管投切電容器觸發器的技術參數和標準

對于晶閘管投切電容器(TSC)來說，晶閘管的負載是容性的電容器，不是感性的電抗器和電機，不是阻性的電阻器，對于TSC的觸發器就不同于電機、電抗器、電阻器的觸發器，有特殊的要求。

隨著TSC補償裝置結構形式、電壓等級、晶閘管結構、選取同步觸發的信號等的不同，觸發器也有所不同。好的TSC觸發器保證了TSC裝置可靠運行，欠缺的TSC觸發器，使得整套TSC裝置工作不正常。

下面談晶閘管投切電容器(TSC)的觸發器需要注意的技術性能參數要求、標準。

1.專業術語定義：

電網同步電壓信號：觸發器的同步電壓信號取自電網電壓。

晶閘管過零同步信號：觸發器的同步電壓信號取自晶閘管的陰極、陽極。

晶閘管觸發電流變化率 ：指的是晶閘管觸發電流的陡度，1us上升的觸發電流mA數值。一般>40mA/us。

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

晶閘管觸發電流強度(mA):一般為晶閘管觸發電流的5～7倍，>500mA。

脈沖列觸發：TSC的晶閘管觸發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：門極觸發電流的平臺。要求有一個“肩膀”;“肩膀”越高，即“擎住電流”峰值越大，晶閘管就越能保證導通;“肩膀”越寬，即“擎住電流”有效值越大，晶閘管就越能保證導通。

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

TSC觸發器動作時間(ms)：指的是TSC從停止到再觸發的時間，快速的觸發器為20ms。不是TSC得到命令到動作的時間。

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

TSC觸發器的低次濾波電路觸發特性：看觸發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。

不平衡觸發器和平衡觸發器：不平衡觸發器可以分別觸發各相晶閘管，平衡觸發器得到命令時各相晶閘管都要動作。

導通電流沒有沖擊：觸發器從停止到觸發時，晶閘管的電流沒有明顯高于正常穩態值，一般導通時的沖擊電流不大于正常電流峰值的1.7倍。

2. 理想的沒有電流沖擊的TSC觸發有兩項要求：

1) 濾波電路的電容器必須予充電到電網的峰值電壓+電抗器的電壓，濾波裝置的濾波次數為2、3時，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峰值點觸發

保證了這兩項要求，就是理想狀態，不會有沖擊電流。

3. 觸發電容器負載不同于電感負載，電感負載可以是單脈沖、雙脈沖，電容負載的觸發脈沖要求為脈沖列。原因是電容器在斷電時，電容器有直流電壓，數值為電網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，說明晶閘管的觸發點在不斷的變化;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，電流在一個基波期間有多處過零點，單脈沖觸發晶閘管，在半個基波電流下可能引起電流中斷;在長期停止和瞬時停止時，電容器上的停止電位有所不同。

4. 兩類觸發電路：從電網同步電壓和從晶閘管兩端取得過零同步信號。

它們各有優缺點：從電網取得同步信號安全，調試方便，觸發放心，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，只要觸發特性滿足要求，就可以放心合閘送電，給出觸發命令，TSC一定可以正常工作。由于有同步電源、觸發電路、脈沖變壓器，電路元件多，費用高些。

從晶閘管兩端取得過零同步信號的特點與上述方法相反，用的元件少，費用低，但是調試費時，不送主回路電源不知道觸發器好使不好使，調試不方便。

一般，400V電網可以用晶閘管兩端取信號，也可以用從電網取得同步信號。

高于400V宜從電網取得同步信號。

5. 晶閘管的種類：

有模塊式的、餅式的、雙向可控硅的結構。餅式的觸發電流大于模塊式的。

根據雙向可控硅的要求觸發電流可以是正向的也可能是反向的，觸發電路的觸發電流大，正負可控硅的觸發電流不等，大約在負向電流觸發時，反管工作時觸發電流>500mA，正管工作時觸發電流>1A。

雖然雙向可控硅結構簡單，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，有的公司把它應用到了10KV電網的TSC裝置中。

6. 觸發器的絕緣水平和屏蔽接地

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

脈沖變壓器觸發電路的初級次級應有屏蔽層。屏蔽層接入地線。

7. 觸發器特性

(1)TSC觸發器動作時間(ms)：快速沖擊性負載的補償，要求晶閘管從停止到再次觸發的時間為20ms,即在一個周波的時間內觸發動作，晶閘管仍然沒有沖擊電流，平衡負載的晶閘管要求在快速動作時候三相開關均動作。

沖擊類負載是電流或無功功率從很小的值，在極短的時間達到極大值，如電焊機、冶金企業的中軋機、電弧爐、起重機負載。沖擊類負載要求觸發器的動作時間20ms，快速動作。

測量快速性的方法：用雙蹤示波器，一端測量命令，一端測量兩相電流，觀測命令和電流的時間，閉合打開命令的時間變短，觀測由打開命令到閉合命令晶閘管開關是否可以做到20ms動作。

完成快速動作不僅僅靠觸發電路，還要包括控制器，控制器的無功功率計算速度也要快。

(2)TSC 觸發器的諧波電流特性：濾波電路中諧波電流大時，在一個周波電壓里，電流多次過零，要求觸發器連續觸發—脈沖列觸發，使得晶閘管不截止，電流不斷續。

(3)TSC觸發器的濾波電路觸發特性：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電壓，在TSC停止時，晶閘管的電壓>0V,濾波次數越低，晶閘管電壓越高，在濾波電路中，要求觸發器仍然可以觸發晶閘管。

(4)不平衡觸發器和平衡觸發器：不平衡觸發器有三個觸發命令可以分相觸發，平衡觸發器只有一個觸發命令，得到命令三相開關都要動作。

(5)導通電流沒有沖擊：在快速投切動作時，電容器充電到電網電壓的峰值，由于是理想投切狀態，導通瞬間，晶閘管幾乎沒有沖擊電流。在停止了一段時間后，電容器上直流電壓幾乎放電完，晶閘管上沒有直流電壓，此時晶閘管觸發為非理想狀態，觸發有一點沖擊，但是不應大于1.7倍的正常值。

(6)觸發晶閘管導通，晶閘管兩端的電壓理想狀態為晶閘管的導通壓降2V左右，不理想的狀態有一點過零前后沿沖擊電壓，沖擊電壓值越小越好。

8.觸發脈沖線的要求 觸發線應用雙色雙絞線。白色為觸發級(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，也可以放在三角形外，放在三角形外的開關一般為2控3電路，2對晶閘管開關控制3相電路。2控3電路簡單，但是，觸發電路的要求很高，2對晶閘管開關的閉合和打開有時序的要求，忽略了，會造成觸發晶閘管時主回路電流大，晶閘管在停止時承受的電壓高，甚至，有的晶閘管對不動作。2控3觸發電路,設計的晶閘管的承受電壓不應超過2倍的峰值電壓加電抗器的電壓。

晶閘管開關可以是兩只晶閘管的反并聯，也可以是一只晶閘管一只二極管的反并聯的結構形式。用一只晶閘管一只二極管的反并聯的結構形式更合理，但是要注意減少合閘電流的沖擊。

10. 電網同步電壓類觸發電路宜設計相序錯電路功能，當觸發錯誤時候，晶閘管有很大沖擊電流，沖擊電流引起電網電壓畸變，瞬時相序破壞，用此功能封鎖晶閘管，保護主回路。宜設計有同步電壓丟失，跳掉主開關的功能。

11. 電網同步電壓類觸發電路，電網電壓采樣回路中宜設計帶有濾波功能，工業企業電網受到諧波電流沖擊，電壓引起畸變，濾波電路濾除諧波，可以提高觸發時刻的準確性。

12. 觸發電路對晶閘管產生的觸發電流要有500mA左右，觸發電流的產生宜用脈沖變壓器的方法產生。盡量避開光耦電子電路觸發的方式，光耦觸發電流太小，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，一定要用脈沖變壓器方式，不可用高電路板形式，因為晶閘管導通時電位太低，沒有能量產生觸發電流。此時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，停止觸發電源觀察是否還有干擾，如果還有，將晶閘管的觸發極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題，與觸發電路無關。

14 觸發電路為低壓弱電控制電路，盡量遠離主電路，防止干擾。

結束語

本文試圖從負載要求、補償裝置結構、電壓等級、晶閘管結構同步信號的選取方式等不同的角度，闡述晶閘管投切電容器(TSC)的觸發器的技術性能參數要求、標準，以推動TSC觸發器技術的進步。