一、固態(tài)繼電器原理

　　SSR按使用場(chǎng)合可以分成交流型和直流型兩大類(lèi)，它們分別在交流或直流電源上做負(fù)載的開(kāi)關(guān)，不能混用。下面以交流型的SSR為例來(lái)說(shuō)明它的工作原理，下圖是它的工作原理框圖，下圖中的部件①～④構(gòu)成交流SSR的主體，從整體上看，SSR只有兩個(gè)輸入端(A和B)及兩個(gè)輸出端(C和D)，是一種四端器件。

　　工作時(shí)只要在A、B上加上一定的控制信號(hào)，就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”，實(shí)現(xiàn)“開(kāi)關(guān)”的功能，其中耦合電路的功能是為A、B端輸入的控制信號(hào)提供一個(gè)輸入/輸出端之間的通道，但又在電氣上斷開(kāi)SSR中輸入端和輸出端之間的(電)聯(lián)系，以防止輸出端對(duì)輸入端的影響，耦合電路用的元件是“光耦合器”，它動(dòng)作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級(jí)高;由于輸入端的負(fù)載是發(fā)光二極管，這使SSR的輸入端很容易做到與輸入信號(hào)電平相匹配，在使用時(shí)可直接與計(jì)算機(jī)輸出接口相接，即受“1”與“0”的邏輯電平控制。觸發(fā)電路的功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路④工作，但由于開(kāi)關(guān)電路在不加特殊控制電路時(shí)，將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網(wǎng)，為此特設(shè)“過(guò)零控制電路”。所謂“過(guò)零”是指，當(dāng)加入控制信號(hào)，交流電壓過(guò)零時(shí)，SSR即為通態(tài);而當(dāng)斷開(kāi)控制信號(hào)后，SSR要等待交流電的正半周與負(fù)半周的交界點(diǎn)(零電位)時(shí)，SSR才為斷態(tài)。這種設(shè)計(jì)能防止高次諧波的干擾和對(duì)電網(wǎng)的污染。吸收電路是為防止從電源中傳來(lái)的尖峰、浪涌(電壓)對(duì)開(kāi)關(guān)器件雙向可控硅管的沖擊和干擾(甚至誤動(dòng)作)而設(shè)計(jì)的，一般是用“R-C”串聯(lián)吸收電路或非線性電阻(壓敏電阻器)。

　　二、固態(tài)繼電器的應(yīng)用實(shí)例

　　(一)調(diào)壓應(yīng)用

　　SSR，TSR調(diào)壓型模塊，可采用外配模擬量信號(hào)來(lái)觸發(fā)模塊就可實(shí)現(xiàn)線性可調(diào)輸出電壓。例如，PLC或控溫儀輸出模擬量信號(hào)：1-5V，4-20mA的觸發(fā)系統(tǒng)。國(guó)產(chǎn)單相三相可控硅觸發(fā)板，配合可控硅，也可以外配模擬量信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)觸發(fā)板，觸發(fā)板再觸發(fā)模塊就可實(shí)現(xiàn)線性可調(diào)輸出電壓，控制可控硅導(dǎo)通角，以達(dá)到調(diào)壓之目的。

　　(二)交流調(diào)功

　　“交流調(diào)功”是一種Z型SSR普遍采用的方法，也能實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)。即在固定周期內(nèi)，控制交流正弦電流半波個(gè)數(shù)，達(dá)到調(diào)功目的。模擬電路常采用電壓比較器，將一個(gè)固定周期的鋸齒電壓和來(lái)自前級(jí)誤差電壓作比較，輸出方波實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，如圖3所示。在計(jì)算機(jī)上采用計(jì)時(shí)算法，產(chǎn)生占空比可調(diào)的方波脈沖擊來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如日本的SHIMADEW和OMRON公司的SR22、FD20、E5系列智能化控溫產(chǎn)品，配合Z型SSR，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)“自動(dòng)翻轉(zhuǎn)”控制，即通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生擾動(dòng)，算出最佳PID控制參數(shù)。

　　(三)三相電流

　　HS系列SSR產(chǎn)品，可直接用于三相電機(jī)的控制。最簡(jiǎn)單的方法，是采用2只SSR作電機(jī)通斷控制，4只SSR作電機(jī)換相控制，第三相不控制。

　　作為電機(jī)換向時(shí)應(yīng)注意，由于電機(jī)的運(yùn)動(dòng)慣性，必須在電機(jī)停穩(wěn)后才能換向，以避免產(chǎn)生類(lèi)似電機(jī)堵轉(zhuǎn)情況，引起的較大沖擊電壓和電流。在控制電路設(shè)計(jì)上，要注意任何時(shí)刻都不應(yīng)產(chǎn)生換相SSR同時(shí)導(dǎo)通的可能性。上下電時(shí)序，應(yīng)采用先加后斷控制電路電源，后加先斷電機(jī)電源的時(shí)序。換向SSR之間，不能簡(jiǎn)單地采用反相器連接方式，以避免在導(dǎo)通的SSR未關(guān)斷，另一相SSR導(dǎo)通引起的相間短路事故。此外，電機(jī)控制中的保險(xiǎn)、缺相和溫度繼電器，也是保證系統(tǒng)正常工作的保護(hù)裝置。