晶闸管智能控制模块优化方案

1.概述

晶闸管自问世以来，随着半导体技术及其应用技术的不断发展，其在电气控制领域中发挥了重大的作用。但分立器件的晶闸管组成的电路复杂、体积大、安装调试麻烦，可靠性也较差。近年来，伴随着功率集成技术与新材料、新工艺的不断进步与成熟，一种晶闸管智能控制模块（ITPM）的出现，从根本上解决了上述问题。

模块化控制技术的发展，在电气控制领域中有逐步取代分立电气元件的趋势。作为维修电工或其他电气维修人员，熟悉和掌握这种新型器件，可以为应付全球性现代电气技术的革命打下一个坚实的基础。

（1）ITPM概念 晶闸管智能控制模块就是利用陶瓷覆铜（DCB）技术将晶闸管主电路与移相触发电路以及具有控制功能的电路集成于一体，封装在同一外壳内的新型模块，它具有电力调节、自动控制的功能。按输入形式分为三相和单相，按输出形式分为交流和直流。ITPM可通过控制端口与外置的多功能控制板连接，实现“电动机软启动、双闭环直流电动机调速和恒流恒压控制”等功能。DCB工艺是将铜箔在高温下直接键合到氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面，利用先进的焊接工艺使模块的绝缘电压达到2.5kV以上，并可保证模块的热阻低、热循环次数多、使用寿命长。

（2）ITPM分类

晶闸管智能控制模块按其用途一般分为通用模块和专用模块两种。

通用模块由晶闸管主电路、移相触发电路和保护电路组成，具有电力调控功能和过热、过电压、过电流保护功能，可靠性、稳定性、智能化程度都较高，而体积并不大。通用模块有整流模块、交流模块等。

专用模块根据功能的不同，内部集成了晶闸管主电路、移相触发电路、反馈电路、保护电路、线性电压或电流传感器、转速与电流双闭环调速电路、功放电路、单片机等，主要用于电动机、发电机的励磁电源、前级调压、蓄电池充/放电及交流电动机软启动等领域。具体产品有电动机软启动模块、恒流恒压模块、双闭环直流调速模块、直流电动机斩波调速模块及固态继电器等。

（3）ITPM结构 完整的ITPM结构如图5-74所示。它一般由电力晶闸管，移相触发器，软件控制的单片机，电流、电压、温度传感器以及操作键盘，LED或LCD显示等部分组成。

可以看出，除去受电力晶闸管容量的限制外，这样的ITPM已不是一般传统晶闸管装置所能比拟的，它具有相当高的智能水平和适应性。

图5-74 ITPM结构

2.ITPM的应用

ITPM已广泛用于各行各业的各类用途，如调温、调光、励磁、电镀、电解、电焊、等离子拉弧、充放电、稳压、逆变等电源装置，还可用于交流电动机软启动和直流电动机调速等。

（1）用于直流电动机的调速 单个ITPM可组成一个不可逆双闭环直流调速器，两个ITPM可以组成一个可逆四象限运行的调速器，如图5-75所示。双闭环直流调速模块内含晶闸管主电路、移相控制电路、电流传感器、转速与电流双闭环调速电路，可对直流电动机进行速度调节。它具有静动态性能良好、抗负载及电网电压扰动、稳速精度高、故障率低、可靠性高等优点。

图5-75 由ITPM组成的双闭外直流调速器

ASR—速度调节器；ACR—电流调节器；TA—电流传感器；GT—触发器；TG—测速发电发电机；U^*_n、U_n—速度给定与反馈电压；U^*_I、U_I—速度给定与反馈电压(www.xing528.com)

（2）用于低同步交流串级调速（见图5-76）

（3）用于变频系统使用六个ITPM可以非常方便地组成交-交变频系统，如图5_-77所示。

（4）用于电源和控制 用ITPM组成的直流稳压稳流电源如图5-78所示。

（5）软启动器、节能运行控制器应用 由ITPM组成的交流电动机软启动器如图5-79所示。

另外，在固态接触器、继电器，工业电热控温，各种半导体专用设备精密控温，中、高频频处理电源，激光电源，机械电子设备电源，以及在城市无轨、电动牵引，港口轮船起货机，风机，水泵，轧机，龙门刨，大型吊车驱动，超低频钢水溶化电源，造纸，纺织，城市供水、污水处理等领域均有应用。可以说，ITPM在配电系统内的各种

电气控制领域都有所作为。

图5-76 由ITPM组成的串级调速器

图5-77 由ITPM组成的交-交变频器

图5-78 由ITPM组成的直流稳压稳流电源

图5-79 由ITPM组成的交流电动机软启动器

3.ITPM的应用意义

ITPM是电力电子产品数宇化、智能化、模块化的集中体现，展示了现代电力电子技术在电气控制中的作用。ITPM不仅可以用在较为复杂的控制场合，而且用在一般开关控制场合更是它的一大优势。它所具有的极快的开关速度和死触点关断等特点，将会使控制系统的质量和性能大为改善。广泛和大量地应用ITPM可节省大量的金属材料，并使其控制系统的体积大大减少，还可使极为复杂的多个电气控制系统变得非常简单。另外，它采用计算机集中控制，可实现信息化管理，且运行维护费用很低。ITPM节能效果非常明显，这对环保很有意义。随着低成本ITPM大规模进入市场，传统的电气控制产品和技术将会发生巨大变化。