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　　我們都知道，在以往的交直流伺服驅(qū)動(dòng)器緩上電應(yīng)用上，為了抑制上電時(shí)大電流對(duì)整流橋、功率電容的沖擊，大都采用普通的三相整流全橋+繼電器控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)緩上電，此方法的主要缺點(diǎn)有：
　　◇一般繼電器的觸點(diǎn)容量滿足不了大功率應(yīng)用場(chǎng)合，觸點(diǎn)流過(guò)大電流時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重，線包發(fā)熱也很嚴(yán)重，在高溫高熱環(huán)境下工作更是如此;
　　◇正常運(yùn)行過(guò)程中，如由于某種原因?qū)е吕^電器帶大電流吸合或者斷開，則很容易引起繼電器損壞，甚至引起整個(gè)驅(qū)動(dòng)回路的損壞;
　　◇響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，在電網(wǎng)不穩(wěn)定時(shí)仍可能造成電網(wǎng)對(duì)整流橋有很大的電流沖擊;
　　◇耐壓?jiǎn)栴}：由于觸點(diǎn)為流過(guò)動(dòng)力回路的大電流，必然要求線包與觸點(diǎn)間的絕緣要求很高，而此類繼電器現(xiàn)很難購(gòu)買到。
　　因此，為了解決上述的缺點(diǎn)，國(guó)外有些廠家推出了晶閘管(可控硅)三相整流全橋，如日本三社公司推出的DFA XXX BA xxx系列整流橋，在不改變?cè)鳂蛲庑巍惭b尺寸的情況下，內(nèi)含一緩上電專用的可控硅，方便用戶簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，為進(jìn)一步提高產(chǎn)品可靠性提供了可能?，F(xiàn)以DFA100BA160為例，介紹該類整流橋的使用方法，以達(dá)拋磚引玉的目的。
　　1 DFA100BA160工作原理簡(jiǎn)介
　　1.1 DFA100BA160的等效電路如圖1所示，主要特點(diǎn)有：
　　(1)可連續(xù)耐受1600VDC的電壓，能瞬時(shí)耐受1700VDC的電壓;
　　(2)可連續(xù)輸出100ADC的電流，能瞬時(shí)輸出>1000ADC的電流;
　　(3)內(nèi)置的可控硅可耐受電流沖擊能力>7000A2S，電流變化率di/dt>150A/μs;且由于該可控硅也和橋內(nèi)的二極管一樣內(nèi)置于該整流橋的散熱基板上，而整流橋一般是安裝在驅(qū)動(dòng)器散熱器上，所以其額定工作電流是有保障的。

    從圖1可以看出，若圖中的可控硅未開通，即使3、4、5腳加入功率電，電流不能通過(guò)該可控硅流通，只能通過(guò)別的旁路(如緩上電電阻)流通。利用該可控硅，可實(shí)現(xiàn)緩上電的自動(dòng)控制功能。
　　從圖1也可以看出，DFA100BA160可分為輸入部分(3、4、5腳)和輸出(1、2)二部分，控制部分(6、7腳)。
　　1.2 DFA100BA160引腳功能見表1

2 DFA100BA160在伺服系統(tǒng)上的應(yīng)用
　　2.1 一種用DFA100BA160作緩上電自動(dòng)控制的典型伺服系統(tǒng)的功率電路(見圖2)

　圖中A、B、C為3φ380VAC的輸入端，KZi為整流橋內(nèi)置可控硅的控制輸入端，R5、R6為功率回路的緩上電電阻，同時(shí)R6也是TLP741光耦的電源采樣電阻。
2.2 電路工作原理
　　由圖2可見， 當(dāng)A、B、C端口剛送入3φ380VAC時(shí)，則：
　　(1)KZi送入的電平為高，TLP741原邊不通，則付邊不通，整流橋內(nèi)置的可控硅不會(huì)導(dǎo)通，功率回路的充電電流只能通過(guò)三相全橋、R5、R6往功率電容C3充電，此前，上位機(jī)應(yīng)禁止負(fù)載從功率電容C3上用電;
　　(2)當(dāng)上位機(jī)檢測(cè)到C3電容兩端的電壓變化率小于規(guī)定值時(shí)，則KZi送入的電平為低，允許TLP741原邊導(dǎo)通，則付邊在滿足開通的條件下，隨時(shí)準(zhǔn)備好觸發(fā)整流橋內(nèi)置的可控硅導(dǎo)通。此時(shí)，如果采樣電阻R6上的電壓降可能很小，不足以讓TLP741內(nèi)的可控硅導(dǎo)通，或R6上的電壓降足夠讓TLP741內(nèi)的可控硅導(dǎo)通，但并不足以讓整流橋內(nèi)置的可控硅導(dǎo)通，則在此段時(shí)間內(nèi)，整流橋內(nèi)置的可控硅可能是不導(dǎo)通的;
　　(3)在送出的KZi信號(hào)為低，延時(shí)約10ms后(目的：充分保障觸發(fā)電路準(zhǔn)備好)，允許功率回路C3帶負(fù)載。此時(shí)，如果C3電容兩端電壓比整流出的電壓(即圖2中的0端對(duì)2腳端的電壓)高，則整流橋內(nèi)置的可控硅仍不導(dǎo)通，只有在下一個(gè)充電周期：當(dāng)0端的電壓比1端的電壓高、且采樣電阻R6上的電壓降足以讓整流橋內(nèi)置的可控硅導(dǎo)通時(shí)，可控硅才會(huì)導(dǎo)通。由圖2功率回路帶電機(jī)負(fù)載(負(fù)載功率約為5KW)后測(cè)得的可控硅控制極(6、7端)實(shí)際波形如圖3、圖4所示。

　　由圖3可見，在觸發(fā)脈沖的高電平期間，為可控硅關(guān)斷時(shí)間，為主要由功率電容C3向負(fù)載提供功率期，約占整個(gè)脈沖周期的1/3;在觸發(fā)脈沖的低電平時(shí)間，為可控硅完全導(dǎo)通時(shí)間，為整流回路往功率電容充電并向負(fù)載提供功率期，約占整個(gè)脈沖周期的2/3。

　圖4為圖3波形的部分展開圖，或者可以說(shuō)是瞬時(shí)往功率回路充電需要提供的額外電流值：正常值為往電容C3的充電電流(對(duì)應(yīng)圖3中的類正弦波部分)，額外值為往負(fù)載提供做功的電流(對(duì)應(yīng)圖3中的疊加在類正弦波上的紋波部分)。圖4中的時(shí)間段對(duì)應(yīng)于可控硅的關(guān)斷轉(zhuǎn)向?qū)?、充?負(fù)載電流均流經(jīng)電阻R5、R6的過(guò)渡期間。由于功率回路的PWM控制周期為6kHz，PWM開通時(shí)，電流流經(jīng)R6，于是有觸發(fā)脈沖加到可控硅的C、K極，PWM關(guān)斷時(shí)，無(wú)電流流經(jīng)R6，于是無(wú)觸發(fā)脈沖加到可控硅的G、K極，所以此時(shí)間段內(nèi)可控硅的觸發(fā)脈沖頻率也是6kHz。
20px; padding: 0px; font-family: 宋體, arial; font-size: 14px; line-height: 25px; '>　　(4)當(dāng)發(fā)現(xiàn)有故障或掉電需要關(guān)斷可控硅時(shí)，上位機(jī)在完全斷開功率回路的負(fù)載后，再使送出的KZi信號(hào)為高，則最多延時(shí)一個(gè)電周期(=1/(6*50) s≈3.33ms)后，可控硅必然關(guān)斷。
　　(5)重復(fù)1～4，即可實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的控制過(guò)程。
　　3 注意事項(xiàng)
　　在圖2方案電路中，要關(guān)注：
　　(1)電阻功率問題：在圖2中，由上分析，可見電阻R5、R6在初次緩上電時(shí)瞬時(shí)流過(guò)的電流非常大，正常帶載工作過(guò)程，瞬時(shí)流過(guò)的電流也比較大，所以，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，必須注意選取電阻R5、R6的功率足夠大;同時(shí)，在可控硅開通瞬間，流過(guò)電阻R1、R2的瞬間電流也較大，如圖5所示，即為圖2功率回路帶電機(jī)負(fù)載(負(fù)載功率約為5kW)所測(cè)得的波形圖：

　　由圖可見，R6的電壓降達(dá)7V，在每個(gè)供電周期(=50Hz*6=300Hz)均流過(guò)電流。由于R2的電壓降被可控硅G、K極嵌位在2V以內(nèi)，則在電阻R1上的壓降：
　　≥7-2=5(V)
　　電阻R1上的瞬時(shí)功率：≥5*5/47≈0.53(W)
　　可見，電阻R1需承受的功率較大，所以也要注意選取電阻R1、R2的功率足夠大，以充分保障整個(gè)觸發(fā)控制電路的可靠性;
　　(2)時(shí)序問題：在上電時(shí)，如果在橋內(nèi)的可控硅未滿足導(dǎo)通條件，就允許功率回路帶上負(fù)載，則電阻R5、R6很容易就燒斷損壞，所以上電時(shí)，一定要保證在充分滿足橋內(nèi)的可控硅所需的開通條件后，再允許功率回路帶上負(fù)載工作;同樣，掉電時(shí)，也要充分保證在完全斷開負(fù)載后，再使可控硅關(guān)斷。否則，不但很容易會(huì)造成緩上電電阻R5、R6甚至R1、R2損壞，也使可控硅可能工作在大電流情況下關(guān)斷，極易產(chǎn)生很高的關(guān)斷過(guò)壓，進(jìn)而損橋內(nèi)的可控硅，更是對(duì)橋內(nèi)的可控硅的安全工作造成威脅;
　　(3)電流變化率問題：在任何情況下，必須保證可控硅導(dǎo)通期任何時(shí)候的電流變化率都不能超過(guò)其標(biāo)稱的重復(fù)值;
　　(4)通態(tài)平均電流額定值：在實(shí)際使用中，由于不能充分保證整流橋的散熱，則元件應(yīng)降額使用。具體降額多少，需根據(jù)實(shí)際使用狀況來(lái)決定。
　　(5)驅(qū)動(dòng)光耦問題：由于涉及到強(qiáng)電、弱電隔離，可控硅導(dǎo)通時(shí)需要的推動(dòng)功率較大，光耦付邊耐壓?jiǎn)栴}等，必須慎重的選擇內(nèi)置可控硅的推動(dòng)光耦。

4 方案優(yōu)點(diǎn)分析
　　由圖2可見，由于很巧妙的利用緩上電電阻R6上的電壓降作為光耦TLP741的供電電源，在需要橋內(nèi)的可控硅開通時(shí)，才送出允許可控硅開通的開通信號(hào);需要橋內(nèi)的可控硅關(guān)斷時(shí)，才送出允許可控硅關(guān)斷的關(guān)斷信號(hào)。所以，在功率回路正常帶載工作時(shí)，KZi的電平是一直保持為低的，可控硅的關(guān)斷、導(dǎo)通過(guò)程完全是自適應(yīng)的，無(wú)需專門的控制策略。這不但省去了一組專門的供電電源，也無(wú)傳統(tǒng)的可控硅觸發(fā)控制電路需求的由供電電源的檢出的同步脈沖(以確定觸發(fā)的時(shí)刻)、門極觸發(fā)所需求的隔離脈沖變壓器等，大大的簡(jiǎn)化了觸發(fā)控制電路，使整個(gè)觸發(fā)控制電路的工作更為可靠。
　　5 結(jié)束語(yǔ)
　　從上述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，使用的內(nèi)含一緩上電專用的可控硅三相整流全橋，可以完全替代傳統(tǒng)的采用繼電器作緩上電控制策略的緩上電方式，方便用戶簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，節(jié)省安裝空間，為進(jìn)一步提高產(chǎn)品可靠性提供了可能。雖然如此，但也存在著如前面所述的許多需要注意的地方，并且在實(shí)際應(yīng)用中一定要特別注意上下電的時(shí)序配合問題，否則，在應(yīng)用過(guò)程仍然會(huì)容易發(fā)生元器件損壞的故障。
　　實(shí)驗(yàn)證明，只要解決好上述的問題，用該整流橋取代傳統(tǒng)的用整流橋+繼電器組合作緩上電控制策略的優(yōu)越性還是很明顯的，該類整流橋目前在我公司的交直流伺服產(chǎn)品上都已經(jīng)得到了很好的應(yīng)用。