三相調速器

一、引腳排列、引腳功能和用法及主要參數限制TC787及TC788是標準雙列直插式18引腳的集成電路，它的引腳排列如圖1所示。

圖1 TC787(或TC788)的引腳排列(腳朝下)

各引腳的名稱、功能及用法如下三相電機調速器:

(1)同步電壓輸入端:引腳1(Vc)、引腳2(Vb)及引腳18(Va)分別為三相同步輸入電壓連接端，應用中分別接經輸入濾波后的同步電壓，同步電壓的峰值應不超過TC787或TC788的工作電源電壓VDD。

(2)脈沖輸出端:在半控單脈沖工作模式下，引腳8(C)、引腳10(B)、引腳12(A)分別為與三相同步電壓正半周對應的同相觸發(fā)脈沖輸出端，而引腳 7(-B)、引腳9(-A)、引腳11(-C)分別為與三相同步電壓負半周對應的反相觸發(fā)脈沖輸出端。當TC787或TC788被設置為全控雙窄脈沖工作方式時，引腳8為與三相同步電壓中C相正半周及B相負半周對應的兩個脈沖輸出端，引腳12為與三相同步電壓中A相正半周及C相負半周對應的兩個脈沖輸出端，引腳11為與三相同步電壓中C相負半周及B相正半周對應的兩個脈沖輸出端，引腳9為與三相同步電壓中A相同步電壓負半周及C相電壓正半周對應的兩個脈沖輸出端，引腳7為與三相同步電壓中B相電壓負半周及A相電壓正半周對應的兩個脈沖輸出端，引腳10為與三相同步電壓中B相正半周及A相負半周對應的兩個脈沖輸出端，應用中均接脈沖功率放大環(huán)節(jié)或脈沖變壓器。

(3)控制端

①引腳5(Pi)為輸出脈沖禁止端。該端用來進行故障狀態(tài)下封鎖TC787或TC788的輸出，高電平有效，應用中接保護電路的輸出。 ②引腳14(Cb)、引腳15(Cc)、引腳16(Ca)分別為對應三相同步電壓的鋸齒波電容連接端。該端連接的電容值大小決定了移相鋸齒波的斜率和幅值，應用中分別通過一個相同容量的電容接地。

③引腳6(Pc)為TC787或TC788工作方式設置端。當該端接高電平時，TC787或TC788輸出雙脈沖;而當該端接低電平時，輸出單脈沖。

④引腳4(Vr)為移相控制電壓輸入端。該端輸入電壓的高低，直接決定著TC787或TC788輸出脈沖的移相范圍，應用中接給定環(huán)節(jié)輸出，其電壓幅值最大為TC787或TC788的工作電源電壓VDD。

⑤引腳13(Cx)。該端連接的電容Cx的容量決定著TC787或TC788輸出脈沖的寬度，電容的容量越大，則脈沖寬度越寬。

(4)電源端:TC787或TC788可單電源工作，亦可雙電源工作。單電源工作時引腳3(VSS)接地，而引腳17(VDD)允許施加的電壓為 8~18V。雙電源工作時，引腳3(VSS)接負電源，其允許施加的電壓幅值為-4~-9V，引腳17(VDD)接正電源，允許施加的電壓為+4~+ 9V。

二、基本設計特點

1.主要設計特點

(1)TC787適用于主功率器件是晶閘管的三相全控橋或其它拓撲電路結構的系統(tǒng)中作為功率晶閘管的移相觸發(fā)電路。而TC788適用于以功率晶體管 (GTR)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為功率單元的三相全橋或其它拓撲結構電路的系統(tǒng)中作為脈寬調制波產生電路，且仍一種芯片均可同時產生六路相序互差60°的輸出脈沖。

(2)TC787及TC788在單、雙電源下均可工作，使其適用電源的范圍較廣泛，它們輸出三相觸發(fā)脈沖的觸發(fā)控制角可在0~180°范圍內連續(xù)同步改變。它們對零點的識別非?？煽?，使它們可方便地用作過零開關，同時器件內部設計有移相控制電壓與同步鋸齒波電壓交點(交相)的鎖定電路，抗干擾能力極強。電路自身具有輸出禁止端，使用戶可在過電流、過電壓時進行保護，保證系統(tǒng)安全。

(3)TC787及TC788分別具有A型和B型器件，使用戶可方便地根據自己應用系統(tǒng)所需要的工作頻率來選擇(工頻時選A型器件，中頻 100~400Hz時選B型器件)。同時，TC787輸出為脈沖列，適用于觸發(fā)晶閘管及感性負載;TC788輸出為方波，適用于驅動晶體管。因兩種集成電路引腳完全相同，故增加了用戶控制用印制電路板的通用性，使同一印制電路板只需要互換集成電路便可用于控制晶閘管或晶體管。

(4)TC787或TC788可方便地通過改變引腳6的電平高低來設置其輸出為雙脈沖列還是單脈沖列。

2.主要電參數和限制

(1)工作電源電壓VDD:8~18V; (2)輸入同步電壓有效值:≤(1/2√2)VDD;

(3)輸入控制信號電壓范圍:0~VDD; (4)輸出脈沖電流最大值:20mA;

(5)鋸齒波電容取值范圍:0.1~0.15; (6)脈寬電容取值范圍:3300pF~0.01μF;

(7)移相范圍:0~177°; (8)工作溫度范圍:0~+55℃。

三、TC787或TC788應用舉例

TC787、TC788獨特而巧妙的設計，使它們可方便地用于主功率器件為普通晶閘管、雙向晶閘管、門極可關斷晶閘管、非對稱晶閘管的電力電子設備中作移相觸發(fā)脈沖形成電路。而TC788可用于主功率器件為功率晶體管、功率場效應晶體管、功率IGBT或功率MCT的電力電子設備中。限于篇幅，本節(jié)僅以 TC787為例說明其應用。

1.典型三相電機調速器應用接線圖

(1)單電源工作的典型接線

圖2給出了TC787單電源工作時的典型接線圖。這種使用方法需要加很多輔助元件，圖中電容C1~C3為隔直耦合電容，而C4~C6為濾波電容，它與 R1~R3構成濾去同步電壓中毛刺的環(huán)節(jié)。另一方面隨RP1~RP3三個電位器的不同調節(jié)，可實現0~60°的移相，從而適應不同主變壓器接法的需要。

圖2 需同步電平移位網絡的單電源使用方法

它可單電源工作，亦可雙電源工作，主要適用于三相電機調速器三相晶閘管移相觸發(fā)和三相功率晶體管脈寬調制電路，以構成多種交流調速和變流裝置。它們是目前國內市場上廣泛流行的TCA785及KJ(或KC)系列移相觸發(fā)集成電路的換代產品，與TCA785及KJ(或KC)系列集成電路相比，具有功耗小、功能強、輸入阻抗高、抗干擾性能好、移相范圍寬、外接元件少等優(yōu)點，而且裝調簡便、使用可靠，只需一只這樣的集成電路，就可完成3只TCA785與1只KJ041、1只KJ042或5只KJ(3只KJ004、1 只KJ041、1只KJ042)(或KC)系列器件組合才能具有的三相移相功能。因此TC787、TC788可廣泛應用于三相半控、三相全控、三相過零等電力電子、機電一體化產品的移相觸發(fā)系統(tǒng)，從而取代TCA785、KJ004、KJ009、KJ041、KJ042等同類電路，為提高整機壽命、縮小體積、降低成本提供了一種新的、更加有效的途徑。

實際上這個離心調速器不是瓦特發(fā)明的，一般我們叫瓦特的離心調速器，它實際上不是瓦特的發(fā)明。這是什么呢?就是在那個時期，大家看到風力磨坊就是相當于離心調速器的那個飛球，實際上在那個時候，已經有這樣的調速器。瓦特是改良了蒸汽機，用了這樣的一個調速器，但是現在很多人都愿意把這個離心調速器，掛在瓦特的名下。所以一般的書上，大家看到的是瓦特的離心調速器，你要看正式的書，假如材料寫的確切的話，只說1788年前后，不確切說哪一天的年代，因為不是他發(fā)明的。就是說一項科學技術的發(fā)展，并不是一個人，就是說瓦特又能發(fā)明蒸汽機又能發(fā)明調節(jié)系統(tǒng)，好像什么都是他發(fā)明的，實際上他也利用了前人的很多知識的積累。這是1788年，隨后大概有一百年左右的歷史，工業(yè)里邊自動控制系統(tǒng)就是個離心調速器，當時主要就是個蒸汽機，蒸汽機離心調速器，沒有別的類型，后來進到二十世紀，就是出現了飛機。大家可能知道的，斯佩雷(Sperry)發(fā)明了陀螺，他想辦法把陀螺做成一個自動駕駛儀。

HW-A-1040交流調速器是一種控制交流馬達速度和力矩的器件，目前主要為調壓和調頻兩種類型，前者一般指軟啟動控制器，后者一般指常見的變頻調速器。早期的交流調速器一般采用可控硅，GTR等功率器件，采用8位的單片機來實現，后來由于IGBT和IPM等功率模塊的出現，響應速度就更快了，目前一般采用DSP這類高速芯片來控制和實現，交流調速器已經慢慢取代直流調速器在傳動系統(tǒng)中的應用，目前是一種主流的傳動系統(tǒng)調速器件，其技術也在不斷發(fā)展中。

脈寬調制的全稱為：Pulse WidthModulator、簡稱PWM、由于它的特殊性能、常被用于直流負載回路中、燈具調光或直流電動機調速、HW-1040型調速器、就是利用脈寬調制(PWM)原理制作的馬達調速器、PWM調速器已經在:工業(yè)直流電機調速、工業(yè)傳送帶調速、燈光照明調解、計算機電源散熱、直流電扇等、得到廣泛應用。