使用带三端双向可控硅开关的 RC 缓冲器。这种设计安全吗?(包括模拟)

电器工程 双向可控硅 缓冲器
2022-01-10 11:32:10

我正在为洗衣机电机设计一个交流开关。没有速度控制的目的,只有一个开关可以打开电机 10 秒,然后关闭 10 秒。我正在使用 MOC3063 零检测双向可控硅驱动器和 BT137-600E 双向可控硅。MOC3063 数据表中推荐了此电路(我已将三端双向可控硅开关更改为 BT137): 在此处输入图像描述

我凭经验找到了电机的模型:

在此处输入图像描述

我还没有实现这个设计,我正在使用电路模拟器试验这些值。我使用以下电路来查看没有缓冲器会发生什么(为了简单起见,三端双向可控硅开关已被开关替换):(在图像链接的开头添加 http:)

开关在 160ms 后断开。模拟结果显示 250000V 尖峰!:

现在我使用带有缓冲器的电路:

从同一个地方获取的电压显示:

所以很明显,缓冲器已将电压尖峰从 250000 伏降至 2000 伏。dv/dt 约为 40v/us,低于 50v/us 的双向可控硅额定 dv/dt。

问题 1:我通过将尖峰的最大电压除以尖峰达到最大值所需的时间(~2000v/50us)来计算 dv/dt。它是否正确?根据我计算的斜率部分,我可以得到更高或更低的值。我得到的dv/dt可靠吗?

问题 2:假设我在问题 1 中正确获得了 dv/dt,三端双向可控硅开关现在可以处理 dv/dt,但它能够处理 2000v 尖峰吗?它有击穿电压吗?除了 600 伏的“重复峰值断态电压”外,我在数据表中看不到任何内容。三端双向可控硅开关在关闭状态下可以处理的一次性峰值电压是多少?

问题 3:模拟表明,几乎所有的振铃尖峰电压 (2000v) 都出现在缓冲电容器上,而缓冲电阻器只看到 20 伏(振铃)尖峰。我应该使用什么样的电容器来处理这个电压以及额定电压是多少?一个 600 伏的电容可以处理这种一次性尖峰吗?

问题 4:电阻器消耗的功率如下图所示(记住一旦三端双向可控硅开关关闭,它将保持关闭 10 秒)我应该使用什么样的电阻器(它可以处理的瓦数)?我需要使用碳成分电阻器(通常用于缓冲器)还是普通的碳膜电阻器就足够了?

问题 5:如果我用 100nf 的电容替换 10nf 的缓冲电容会怎样?如果我这样做,电压尖峰将下降到接近 600v(见下图),我将在所有参数(dv/dt、尖峰电压、电容器电压)方面保持安全。那么为什么我不应该使用 100nf 呢?为什么 MOC3063 的数据表建议使用 10nf,但仿真显示使用 100nf 电容的性能要好得多?

对不起,很长的帖子和许多问题。但我真的需要明白这一点。

1个回答

您的模拟过于悲观,因为您在源电压的过零处打开开关。由于负载(电机)的电感特性,这几乎对应于峰值电流。

实际上,您的三端双向可控硅开关会一直导通,直到电流过零,此时,负载电感中存储的能量非常少。