新型高性价比互补开关分调式交流稳压技术
UC | UC | UK | UK | UC | UC | UK | UK | ||
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电子开关上的电压UV | 模式1 | td2 | td1 | td2 | td1 | ||||
模式2 | H | td2 | td1 | H | td2 | td1 | |||
模式3 | td3 | td4 | td1 | td3 | td4 | td1 |
表2中H表示UV为高电平时开关断开。
图3电力电子开关器件的电路图
(a)作为直流开关使用时(b)作为交流开关使用时
图4电子开关三种工作模式及其开关状态示意图
(a)电磁开关为常开触点NO时
(b)电磁开关为常闭触点NC时
图中UC为控制电压,Uk为电磁开关触点上的电压,UV1、UV2、UV3为与电磁开关互补工作三种模式中的电子开关上的电压。
的实验。实验电路如图5所示。图中Ue为幅度等于12V的矩形波发生器,用于对电磁开关的励磁供电和控制;K为JQX15F继电器,其参数为:励磁电压为12V,触点负载为220VAC(或28VDC),30A,阻性。电力电子开关器件为IRF840,其参数为:U(BR)DS=500V,IDM=8A,RDS(ON)=0.85Ω。T为TDGC-5型5kW调压器,RL为滑线电阻器,Ri为0.1Ω电阻,用于电流采样,IS=URi/Ri。以电磁开关的两类严酷工作条件为实验条件分别进行如下实验:
(1)直流感性负载通断实验:设置UO=30VDC。
①只用继电器进行试验,调整RL,负载电流为6A时,此时继电器触点电压、电流波形见图6,触点发生明亮的电弧,触点断开时的电压尖峰超过1kV。
②将CS组件按图3(b)控制方式与继电器互补使用,调整RL,负载电流约为16A,为电子开关电流IDM的两倍,并使励磁电压的频率提高一倍,此时继电器触点电压、电流波形见图7,触点没有发出火星(打开继电器外壳观察),从图可明显看到电子开关在通断过渡过程中的作用(波形中存在一个台阶)。
(2)接通浪涌冲击负载实验,设置UO=220VAC。
①只用继电器进行试验,由于负载为铁磁可饱和变压器,继电器触点电压、电流波形见图8,触点发生火花,浪涌电流达52A。
②将CS组件以图1交流开关方式接线,按图
图5实验电路图
图6电磁继电器的直流感性负载通断试验波形图
图7混合型开关的直流感性负载通断试验波形图
图8电磁继电器的接通浪涌冲击负载试验波形图
图9混合型开关的接通浪涌冲击负载试验波形图
3接入实验电路,以本文所述控制方式与继电器互补使用,在电子开关上串联一个小阻值电阻(R=3Ω),此时继电器触点电压、电流波形见图9,触点不产生火花,图中可明显看出由于电子限流作用,变压器不致进入深饱和,接通电流减小一半,大大降低了接通涌流。
此外,对CS组件的输入电流测量得到:工作时为13mA,待机时为5mA.
4结语
应用高频互补技术,提高了电磁开关的性能,拓宽了电磁开关的应用场所,缩小了与固态开关的性能差异。由于该混合型开关的价格远低于固态开关,将此技术用于继电器开关连接抽头分级变比调压式交流稳压器,就可实现高性价比。因此本项新技术具有很好的应用前景。
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