摘要：本文簡要介紹了可控硅控制模塊原理，通過實例介紹了可控硅模塊在直流系統(tǒng)中的應用。
關鍵詞：可控硅模塊；系統(tǒng)改造
可控硅控制模塊是根據(jù)控制系統(tǒng)功能，將可控硅分立元件、觸發(fā)及移相電路、同步控制電路、電流反饋電路、電壓反饋電路等全部功能集成在一個模塊內，組成具有各種功能的直流控制系統(tǒng)模塊。模塊具有電路簡潔方便、可靠和故障率低等特點，在直流控制系統(tǒng)的組建或改造中得到廣泛應用。
一、用可控硅恒壓整流模塊改造西門子伺服系統(tǒng)
我公司有兩臺美國辛辛那提·米拉克龍公司制造的TC—BAR大型加工中心。其X、Y、Z、W等軸采用德國西門子交流伺服驅動系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一個直流電源系統(tǒng)（型號6RA2968-6DV01—2A19）供電。兩臺加工中心經(jīng)常發(fā)生伺服驅動失敗（報警），故障相同，沒有規(guī)律，直至機床無法工作。檢查發(fā)現(xiàn)，故障由伺服驅動器供電的直流電源引起。該電路是西門子早期產品，故障率高，目前已不生產。1997年至2o02年更換3塊主控板，花費近6萬元，訂購周期3個月。因此對其直流電源部分進行改造。
原直流電源特點：（1）輸入電壓三相380V，額定輸出電壓300V（可調）、額定輸出電流90A，隨負載的變化可調；具有靜態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)快速等優(yōu)點。（2）外部連接使能信號和相關邏輯控制信號。經(jīng)過市場調查和查閱相關資料，決定采用國產元件恒壓可控硅整流控制模塊，型號MSZ-HY-320（三相380V320A）組成直流電源系統(tǒng)，見圖1。
三相380V電源經(jīng)快速熔斷器接人模塊的三個交流輸入端子，交流側采用阻容保護電路，保護模塊內部的可控硅；模塊的D型接口接線如圖2所示。給定輸入（10腳）采用積分電路，讓系統(tǒng)的輸出隨積分時間上升而上升，防止突加給定造成的系統(tǒng)嚴重超調；保護電路的K。（過流）、K：（過熱）的常開觸點接至給定的輸入端，一旦系統(tǒng)過熱或過流即鎖定輸入，系統(tǒng)輸出為零，起到模塊保護作用。在調試中發(fā)現(xiàn)負載變化較大時，如在廠執(zhí)行G00速度時輸出超調嚴重（電壓輸出超過350V），造成伺服電路元件損壞。因此，在模塊的輸出端串人一個1．5Q300W的電阻，使系統(tǒng)超調時產生壓降，保護驅動器的安全。使用中發(fā)現(xiàn)，該電阻對系統(tǒng)的快速性有些影響；但對抑制負載變化、保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行既簡單又可靠。
二、用可控硅控制模塊改造傳統(tǒng)直流拖動系統(tǒng)
目前國內有大量的發(fā)電機一電動機組成的直流拖動系統(tǒng)和由分立元件組成的可控硅直流拖動系統(tǒng)。其中直流發(fā)電機一電動機組占地面積大、能耗高、效率低；而分立元件組成的可控硅直流拖動系統(tǒng)故障率高、可靠性差。可控硅控制模塊集成了可控硅整流元件、觸發(fā)及移相電路、同步控制電路、電流反饋電路、電壓反饋電路等，同時還引出了速度反饋接口。
可根據(jù)系統(tǒng)性能要求，選配相應的可控硅控制模塊和外圍電路；經(jīng)簡單調試，即可組成具有較高性能、運行可靠的直流拖動系統(tǒng)。
1．俄羅斯龍門銑直流拖動系統(tǒng)改造
該機床是俄羅斯20世紀90年代早期產品，有四個直流電動機。其中工作臺電機（電樞220V，75A；勵磁220V，實際是固定他勵110V），其余3個銑削頭電機（電樞220V，17A；勵磁220V，實際是固定他勵110V），由于系統(tǒng)運行十幾年，故障日漸增多。
根據(jù)企業(yè)生產要求，確定改造方案。（1）保留原來機械傳動部件和所有直流電動機；（2）采用直流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。選用可控硅雙閉環(huán)直流控制系統(tǒng)模塊（MSZ—ZLTS一200和MSZ-ZLTS-55）組成兩個直流驅動系統(tǒng)。為改善輕載和低速性能增加兩個平波電抗器，為實現(xiàn)正反轉增加四個（每套二個）直流接觸器，增加中間繼電器作為邏輯信號控制；轉速反饋信號經(jīng)整流橋整流接人相應端子，解決正反轉信號易混亂問題。可控硅控制模塊輸入和輸出均裝置快速熔斷器作過流和短路保護。
該系統(tǒng)接線安裝容易、調試簡單，總的改造費用1．2萬元；從改造方案設計至系統(tǒng)安裝調試共一個半月。系統(tǒng)運行后未發(fā)現(xiàn)故障。
2．雙立柱鏜床直流驅動系統(tǒng)改造
雙立柱鏜床的工作臺和兩立柱的移動分別由三個獨立的直流驅動器控制，驅動電機4kW、220V磁220V。
改造方案：電樞控制采用可控硅直流雙閉環(huán)控制模塊，擬用勵磁反向的辦法控制系統(tǒng)的正反轉調試過程中發(fā)現(xiàn)，利用兩個繼電器切換正反轉時很容易失磁造成飛車。因此，用二極管整流固定勵磁；用兩個接觸器實現(xiàn)系統(tǒng)的正反轉。系統(tǒng)改造后，運行1年多基本無故障。
三、結論
綜上所述，可控硅整流（恒壓、恒流、恒流恒壓）模塊可組成各種性能不同的可控硅整流電源例如用于電瓶充電器，代替各種伺服驅動器的直流電源部分等；可控硅直流雙閉環(huán)控制模塊．可組成簡單可靠的可控硅直流雙閉環(huán)系統(tǒng)，或在設備改造中取代占地面積大、能耗高、效率低的直流發(fā)電機一電動機組；同時可取代分立元件組成的可控硅直流雙閉環(huán)系統(tǒng)。可控硅智能控制模塊可用于交流電動機的軟啟動等。