原因不明的二次放電

修改了過零檢測電路、可控硅觸發變壓器驅動電路，

安排上了通過二次電流、二次電壓采用積分、微分計算的軟件閃絡檢測算法，

甚至加上通過微分電路實現的硬件閃絡檢測方法；

然而，在上周末的測試時，仍然碰到無法及時控制電場閃絡的情況。

當把放電錘固定在一個位置，可控硅導通角上升，升到某個電壓時，電場被擊穿放電，發生閃絡；

此時，控制應該及時檢測到閃絡，并迅速關閉可控硅輸出，然后又控制導通角上升，如此循環，就能聽到有規律的清脆的電場放電聲音；

在實測時，時不時聽得到并不是那么清脆的放電聲，像是第一次放電沒有及時控制住，馬上又發生了電流更大的放電，發生更響的拖尾聲。

抽絲剝繭，找出問題

正常運行時，二次電壓為鋸齒狀的波形，二次電流為饅頭形狀的波形。

圖1. 正常運行時的二次電流、二次電壓的波形

當發生閃絡時，二次電壓快速降低，二次電壓快速升高。

圖2. 發生閃絡時二次電流、二次電壓的波形

為了方便測量，定時器中斷時檢測到閃絡時，翻轉用于測試的GPIO口，通過二次電流的觸發電平，讓示波器捕捉未能及時關閉的閃絡波形。

圖3. 未及時控制閃絡時的二次電流、二次電壓波形

從波形上看，軟件已經檢測到了閃絡，那為什么二次電流仍在下一個半波急劇升高。

既然閃絡檢測沒有問題，難道是軟件沒有及時關閉可控硅觸發脈沖串？

圖4. 未及時控制閃絡時的觸發脈沖串波形

用示波器同時測量DSP輸出的脈沖串波形，發現DSP在檢測到閃絡之后的下一個半波已經及時關閉了脈沖串輸出。

及時檢測到閃絡又及時關閉了觸發脈沖串，為什么二次電流仍然在下一個半波急劇上沖，難道是因為發生閃絡時，電流劇變產生強大的干擾通過有線傳導或者無線輻射在可控硅的GK極之間產生異常電壓，導致了可控硅的誤觸發。

圖5. 觸發變壓器初級的波形

用示波器觀測可控硅觸發變壓器初級的波形，果然有發現，

閃絡發生瞬間，即使DSP關閉了觸發脈沖串的輸出，仍然觀測到小的干擾脈沖。

圖6. 可控硅觸發變壓器驅動電路，注意光耦初級和次級應該是兩個不同的地

其實，在上個星期設計該驅動電路時，我也對其可靠性深表懷疑。

但是，因為以下的限制，只能做這樣的修改，

1) 客戶廠里只有光耦6N137能達到10KHz觸發信號的響應速度

2) 6N137的內部由集成檢測器組成，其5腳必須接地，8腳的最高供電電壓為7V

3) 采用推挽電路經過電容隔直成交流驅動觸發變壓器是客戶正在使用的方案，不能直接改成觸發變壓器廠家推薦的電路

4)需要解決+5V電源上電延后于+24V電源的上電，導致設備合閘瞬間在觸發變壓器初級產生脈沖，誤觸發可控硅的問題

5)需要考慮極性變換、電平變換等問題

反復思考之后，我最后通過三個三極管設計了這樣的電路，整個電路的信號放大倍數很大，電路復雜，器件多，線路長，很容易經過導線或者空中串入干擾信號；

由于三極管需要響應時間，而且由于走線寄生電感等原因，最終干擾信號可能會串入到推換三極管的輸入端，造成觸發變壓器誤導通，可控硅被誤觸發。

應該采用電容濾除這些干擾信號！

兩顆電容解決問題

圖7. 增加濾波電容

我讓客戶在電容R2以及電容R11兩端分別并上容量為1nF的電容C7及C8；

脈沖串的周期為100us，高、低電平的持續時間分別為50us，

R3、C7，R5、C8所組成的低通濾波電路的時間常數為5.1kΩ*1nF=5.1us，相比如高低電平的持續時間，已經是允許并接的最大電容容量。

改完之后，再把電流閃絡判斷的閾值整為額定電流的150%，即關閉通過電流積分判斷的功能；

關閉通過電流、電壓微分判斷閃絡的功能；

關閉通過硬件微分電路判斷閃絡的功能；

只留下通過電壓積分判斷閃絡的功能，整個廠區就開始回蕩起了非常有規律的清脆的電場放電聲，再也聽不到改之前能時不時聽到的由于未及時關閉可控硅產生的二次放電的聲音。

雖然通過兩顆電容完美解決了這個問題，但是我仍然對該觸發驅動電路的可靠性和抗干擾能力持懷疑態度，接下來準備幫客戶改成觸發變壓器廠家推薦的電路。

圖8.準備采用的電路

編輯：黃飛