交流固态继电器的工作原理

很多朋友对交流固态继电器的工作原理不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

交流固态继电器是继电器的一种，可能很多人对这个产品不是特别熟悉。交流固态继电器是一种无触点通断电子开关，利用电子元件(如三极管、三端双向可控硅)的开关特性，无触点、无火花地接通和断开电路。

固态继电器的结构和原理几乎所有常用的固态继电器都是模块化的四端有源器件，其中两个端子为输入控制端，另外两个端子为输出控制端。其基本组成如下图所示。光耦合器常用于器件中，以实现输入和输出之间的电气隔离。输出受控端利用开关三极管、双向晶闸管等半导体器件的开关特性，实现无触点、无火花接通和断开外部控制电路的目的。

整个装置没有运动部件和触点，可以实现与普通电磁继电器相同的功能。

根据输出端子的极性，固态继电器可分为DC型和交流型。DC-SSR的控制电压从输入端IN输入，控制信号通过光电耦合器耦合到接收电路。放大后，开关晶体管VT被驱动导通。显然，当DC固态继电器的输出端OUT连接到受控电路回路时，有正极和负极。

交流固态继电器的电路原理不同于DC固态继电器的电路原理。AC-SSR的开关元件采用双向晶闸管VS或其他交流开关，所以其输出端OUT没有正负极，可以控制交流电路的通断。

由于固态继电器的输入和输出之间采用了成熟可靠的光电隔离技术，连接的弱电和控制的强电完全电隔离，因此各种弱电器件输出的信号可以直接加到固态继电器的输入控制端，不需要额外的保护电路。

典型交流固态继电器的工作原理交流固态继电器(过零型)的原理如图1所示。固态继电器由输入电路、隔离(耦合)和输出电路三部分组成。信号加到输入电路的控制端后，IC1光电耦合器中的光电晶体管导通，串联R1限制输入信号，保证光电耦合器不被损坏。发光二极管LED指示输入端的控制信号，二极管VD1可以防止光耦合器IC1在输入信号正负极性颠倒时损坏。

V1在线路中起到交流电压检测的作用，使固态继电器在电压过零时导通，负载电流过零时关断。当IC1的光电晶体管关断时(控制端无信号输入时)，V1通过R2获得基极电流使其饱和导通，使SCR的栅极触发电压UGT箝位在低电位关断，最终BTA三端双向可控硅在栅极控制端R6没有触发脉冲的情况下关断。

当IC1光电晶体管导通时(控制端有信号输入)，可控硅的工作状态由交流电压过零检测晶体管V1决定。若电源电压被R2和R3分压，当A处电压大于过零电压(VA) VBE1时，V1处电压饱和导通，SCR和BTA可控硅均关断；如果电源电压除以R2和R3，A处的电压小于过零电压(VA交流过零固态继电器具有电压过零时导通，负载电流过零时关断的特性)。

其最大开通关断时间为半个功率周期，在负载上可以获得完整的正弦波，也相应降低了对负载的冲击。相应控制回路中产生的射频干扰也大大降低。

三相固态继电器可直接用于三相电机的控制。最简单的方法是用两个SSR电机进行开关控制，四个SSR电机进行换相控制，三相不控制。表1比较了固态继电器和传统电磁继电器的优缺点。2继电器测试与故障判断以上述仪表厂使用的固态继电器为例，其外部接线如图2所示。

(1)当触发端子DO和D1、D2之间没有施加控制电压时，测量输入端子的电阻。如果电阻小于4O或大于几千，说明继电器控制性能差，最好不要使用，否则会导致执行机构电机不稳定或速度慢等故障。

(2)在触发端不加控制电压的情况下，用数字万用表测量继电器三相输入端和输出端之间的电阻。如果测得的值在几kQ以下或者电阻很小，或者用数字万用表测量继电器输入端与输入端、输出端与输出端之间的电阻，测得的电阻在几十MQ或kQ以下，说明继电器损坏，不能再用了。此时，如果进行送电操作，执行机构的电源电路将熔断或使空气开关跳闸。

(3)如果在触发端子DO和D1、D2之间施加控制电压，红灯和绿灯同时亮，输入和输出端子之间没有导通，则继电器模块的触发电路损坏，不能再使用。此时，致动器的操作将无响应。

(4)在触发端子DO和D1、D2之间施加控制电压时，指示灯为红色或绿色，用数字万用表测量继电器三相输入输出端子之间的电阻为几k以上，或电阻不断变化，说明继电器模块性能差，也会造成电机变慢，不稳定，尽量不要再次使用。

(5)当执行器上电，没有给定指令，固态继电器开路，前端有电压时，输出端会有一定的漏电流，但10A以上的SSR漏电流对50w以上的负载影响不大，需要注意。3选型注意事项(1)由于电动执行机构的频繁操作，应选择过零继电器，过零继电器可以延长负载和继电器的寿命，减少自身的射频干扰。

(2)很多被控负载在接通瞬间会产生很大的浪涌电流，SSR内部的可控硅很可能因为热量来不及散发而损坏。所以在选择继电器时要分析被控负载的浪涌特性，然后再选择继电器。从而使继电器在保证稳态运行前提下能够承受浪涌电流，降额系数可以选择0.2(常温下)。

如果选用的继电器需要工作在动作频繁、对寿命和可靠性要求高的场合，应在0.2的基础上乘以0.6，以保证可靠工作。

(3)使用继电器时，SSR内部输出可控硅会因过流和负载短路而永久损坏，可以考虑在控制回路中增加一个快速熔断器和一个空气开关进行保护。

当施加在固态继电器上的峰值电压超过固态继电器所能承受的最高电压峰值时，固态继电器的元件会被电压击穿而损坏，因此应选择带输出保护的产品，内置的压敏电阻吸收回路和RC缓冲器可以吸收浪涌电压，提高DV/DT耐受能力。输出保护也可以通过在继电器输出端并联RC吸收回路和压敏电阻来实现。选择原则是：220 V选用500~600 V压敏电阻，380 V选用800 ~ 900 V压敏电阻.

(4)固态继电器的负载能力受环境温度和自身温升的影响很大。在安装和使用过程中，应保证有良好的散热条件。额定工作电流在10 A以上的产品应配有散热器。安装时应注意继电器底部与散热器接触良好，并涂抹适量导热硅脂，以达到最佳散热效果。

(5)当输入电压或输入电流超过继电器的额定参数时，可考虑在输入端串联分压电阻或并联分流电阻，保持控制信号和负载电源稳定，波动不大于10%，否则应采取稳压措施。(6)固态继电器适用于50 Hz或60 Hz，不宜用于低频或高次谐波分量大的场合，否则可能因高次谐波分量而不能可靠关断。高次谐波也可能导致SSR内部的RC吸收环路因过热而爆裂。

(7)电机换向时，为了避免产生类似于电机堵转时的大冲击电压和电流，除了过压、过流和温度保护外，还应先增加控制回路电源，然后在执行机构的控制回路中先切断电机电源，以避免on SSR未关断时另一相SSR导通造成的相间短路。4结论

与电磁继电器相比，固态继电器有许多优点，特别是易于实现计算机编程控制，控制方便灵活。但是也有一些弱点，比如：容易发热损坏；关断时有漏阻，不能完全隔离电路；易受温度和辐射影响，稳定性差；灵敏度高，容易产生误操作等。因此，必须谨慎使用，才能发挥其性能，保证SSR的无故障工作。

以上知识分享希望能够帮助到大家！