淄博华能电气控制有限公司关于晶闸管模块产品的报告 - 我的自动化世界工控博客技术论文

    一、晶闸管技术在国民经济中的作用
    晶闸管（可控硅）自1957年问世以来，随着生产技术的不断发展进步，其产品已应用于各类电器设备。它在变流调速、调光、调压、调功、固态开关、自动化控制等方面发挥着极其重要的作用。大容量晶闸管在直流输电、电力机车牵引、船舶推进等强电领域更显示出其巨大威力。在各种电气设备及工业自动化控制方面，用电力晶闸管技术进行变流控制是目前国内外普遍采用的一种技术。这种技术的主要优点是节材、节电、和提高能源利用率。广泛应用该项技术，会推动科学发展、社会进步。产生良好的社会效益和经济效益，因此吸引着世界各国的电力电子专家大力开发和推广以电力晶闸管为基础的电力电子技术。
    二、晶闸管技术的发展状况及存在的问题
    晶闸管之所以受到人们的重视并得以推广应用，主要是因为它有一个优良的控制特性。从应用角度来说，晶闸管器件实质上是一个受控开关的固体开关。它有一个门极，可以用较小能量的信号根据需要在某一时刻对其实施触发，令晶闸管迅速开通，流过强大的电流，从而实现用小功率控制大功率过程。是微电子技术控制电力的手段之一。但是晶闸管在使用时必须设计组装一套大的主电路和触发系统，并且要求设计者、使用者必须具备电力系统的知识，具备电子控制系统、晶闸管、热学等知识。这样，就把晶闸管的设计及应用限制在一个小范围里，难以普及应用。
    晶闸管及其控制部分是晶闸管技术的核心，就目前世界的技术水平看，其应用技术已经非常成熟。但是把晶闸管及其控制电路组合成模块确非常困难，是跨学科技术的集成。控制系统一般由同步、移相控制、高频调制、脉冲功放等电路组成，电路复杂体积庞大安装调试困难，抗干扰和可靠性差，制造成本塔高，触发系统存在电磁干扰，难于同各种控制仪器仪表接口，不易实现机电一体化控制。就目前的技术和应用状况，能设计和安装调试该触发系统的也仅限于一些具有较高专业水平的工程技术人员。几十年来，世界各国围绕如何更加简便、可靠、高效、低成本、高自动化应用晶闸管，进行了大量探索和研究并取得了很大的进展：
    一是把原来分立使用的晶闸管器件按需要的个数封装在一个模块里。
    二是在复杂的门极触发控制系统上，将功能控制器件用几块专用集成电路替代。
    三是把晶闸管和控制系统集成在一起
    以上前两点的改进就整个系统的简化和使用方便上仍未取得有效进展，还远不能做到将这样一个系统集成为一个简单模块的要求，对晶闸管整个系统的改进没有本质上的提高。第三点的改进是革命性的，大大的提高了晶闸管产品应用的方便性。但由于集成化的许多问题没有很好的得到解决，方便使用的同时但却带来了新的问题：
    1．受同步信号的影响，输入电压范围小
    2．特性离散性大，可靠性差，易出故障
    3．参数受温度和输出电流影响很大
    4．输出易不平衡，并且无法调节
    5．抗电磁干扰能力差
    三、在改进晶闸管技术上所做的工作
    集成后的模块存在以上缺点的主要原因没有根本解决晶闸管和控制系统集成存在的问题，要彻底改变以上缺点，必须对整个系统进行根本性的技术改进：
    （1）更改同步信号获取方式
    同步信号是影响产品性能的决定性因素之一。现在竞争对手的产品是缩小了同步变压器的体积，改用小同步变压器，但却变的不稳定，易出故障，受温度影响巨大。为此我们直接去掉了同步变压器，采用全新的同步方式，并且在信号幅度、抗干扰、温度特性等方面有巨大提高，完美的解决了同步信号的输入问题，极大的提高了产品的性能和可靠性。
    （2）独立开发全新集成电路
    尽管国内外已有多种集成电路可供选择，但都是采用模拟电路形式，可靠性低，稳定性差，控制精度低。为此我们针对模拟电路和现有大规模数字电路的种种缺点专门研制、开发了全新的数字控制集成电路，增加了功能并且极大的提高了产品的可靠性，拓宽了产品的使用范围。
    （3）更改了驱动方式
    晶闸管每个门极触发需要数瓦的功率脉冲。驱动电路发热严重，可靠性差。为此我们开发和生产了小体积功率脉冲变压器和可变功率脉冲驱动方式，在满足了门极触发功率下，相比竞争对手产品的驱动电路发热量降低了一半，极大的提高了可靠性。
    （4）优化控制电路的设计
    选用高质量的元器件，精密优化控制电路的设计，使其能在更高的温度和强电磁环境下工作。
    以上问题是制约晶闸管产品稳定性、可靠性、技术指标根本性问题，也是当前市场上模块化产品不完善的地方，我们通过对以上问题的全面改进提高和优化生产工艺设计出了全新的晶闸管模块。
    四、智能晶闸管模块的技术性能
    模块产品有整流和交流调压两种类型，可应用于单相和三相场合。我们的产品相对于市场上现有的模块化产品有以下主要优点：
    （1）宽输入电压范围
    （2）模块抗电磁干扰能力强，工作稳定可靠
    （3）各项性能和参数指标提高两倍
    模块的主要用途：交直流电机的调速、工业电器自动化、固体开关、励磁、电镀、调温、调光、稳压、工业电源、机电一体化、军工、通讯等。　