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1、2.9 Gate triggering control circuit for thyristor rectifiers(相控电路的驱动控制),Object How to timely generate triggering pulses with adjustable phase delay angle如何及时产生触发脉冲可调相位延迟角 Constitution Synchronous circuit Saw-tooth ramp(锯齿波) generating and phase shifting Pulse generating 同步电路 锯齿坡道（锯齿波）生成和相移 脉冲产生 Inte
2、grated gate triggering control circuits(集成触发器) are very widely used in practice. 集成门触发控制电路非常广泛应用在实践中,晶闸管触发电路的原理解释： V1、V2构成脉冲放大环节（V1和V2接成达林顿结构）； 脉冲变压器TM和附属电路构成脉冲输出环节，这里利用了脉冲变压器原边的电压等于电感与电流变化率的乘积的原理在副边产生了触发脉冲开始的大电流； V1、V2导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的G和K之间输出触发脉冲； VD1和R3是为了V1、V2由导通变为截止时脉冲变压器TM释放其储存的能量而设计。,图1-26 理想的晶
3、闸管触发脉冲电流波形 t1t2脉冲前沿上升时间（1s） t1t3强脉宽度 IM强脉冲幅值（3IGT5IGT） t1t4脉冲宽度 I脉冲平顶幅值（1.5IGT2IGT）,图1-27 常见的 晶闸管触发电路,Review: Typical Gate triggering control circuit for thyristor (综述：典型的门触发 晶闸管控制电路),由同步变压器副边输出60V的交流同步电压，经VD1半波整流，再由稳压管V1、V2进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点同步，梯形波通过R7及等效可变电阻V5向电容C1充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值电压UP时，
4、单结晶体管V6导通，电容通过脉冲变压器原边放电，脉冲变压器副边输出脉冲。同时由于放电时间常数很小，C1两端的电压很快下降到单结晶体管的谷点电压Uv，使V6关断，C1再次充电，周而复始，在电容C1两端呈现锯齿波形，在脉冲变压器副边输出尖脉冲。,单结晶体管触发电路原理图,在一个梯形波周期内，V6可能导通、关断多次，但只有输出的第一个触发脉冲对晶闸管的触发时刻起作用。充电时间常数由电容C1和等效电阻等决定，调节RP1改变C1的充电的时间，控制第一个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。,单结晶体管触发电路,单结晶体管触发电路各点的电压波形(=900),A typical gate triggerin
5、g control circuit for thyristor rectifiers(一个典型的门触发晶闸管整流控制电路),输出可为双窄脉冲（适用于有两个晶闸管同时导通的电路），也可为单窄脉冲。 三个基本环节：同步环节、锯齿波的形成和脉冲移相、脉冲的形成与放大。,同步信号为锯齿波的触发电路,Waveforms of the typical gate triggering control circuit(典型的 门触发控制电路的波形),1) Synchronous circuit(同步环节),同步要求触发脉冲的频率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。由V3、VD1、VD2、C1等元件组成同步检
6、测环节，其作用是利用同步电压UT来控制锯齿波产生的时刻及锯齿波的宽度。 由V1、V2等元件组成的恒流源电路，当V3截止时，恒流源对C2充电形成锯齿波；当V3导通时，电容C2通过R4、V3放电。调节电位器RP1可以调节恒流源的电流大小，从而改变了锯齿波的斜率。,1) Synchronous circuit(同步环节),锯齿波是由开关V3管来控制的。 V3开关的频率就是锯齿波的频率由同步变压器所接的交流电压决定。 V3由导通变截止期间产生锯齿波锯齿波起点基本就是同步电压由正变负的过零点。 V3截止状态持续的时间就是锯齿波的宽度取决于充电时间常数R1C1。,Synchronous circuit 二
7、次电压波形在负半周的下降段，VD1导通，C1被迅速充电，因为TP1接零电位，所以V3基极反向偏置，V3截止。 在负半周的上升段，15V通过R1给电容C1反向充电(放电)，VD1截止，当TP1点电位达到1.4V时，V3导通，TP1点电位钳位在1.4V直至下一个负半周。V3截止时间越长，锯齿波越宽。该截止时间由充电时间常数R1C1决定。,C1充电,C1放电,V3 on,V3 off,控制电压Uct、偏移电压Ub和锯齿波电压在V5基极综合叠加，从而构成2)移相控制环节，RP2、RP3分别调节控制电压Uct和偏移电压Ub的大小。V6、V7构成3)脉冲形成放大环节，C5为强触发电容改善脉冲的前沿，由脉冲
8、变压器输出触发脉冲.,Integrated gate triggering control circuits(集成门极触发控制电路),可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。 晶闸管触发电路的集成化已逐渐普及，已逐步取代分立式电路。 KJ004 与分立元件的锯齿波移相触发电路相似,分为同步、锯齿波形成、移相、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。,图2-56 KJ004电路原理图,Integrated triggering control circuit for three-phase full-contolled bridge rectifier(完整的三相全控桥触发电路) 3个KJ
9、004集成块和1个KJ041集成块，可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大即可。,图2-57 三相全控桥整流电路的集成触发电路,模拟与数字触发电路 以上触发电路为模拟的，优点：结构简单、可靠； 缺点：易受电网电压影响，触发脉冲不对称度较高， 可达34，精度低。 数字触发电路：脉冲对称度很好，如基于8位单片机的数字触发器精度可达0.71.5。,KJ041内部是由12个二极管构成的6个或门。 也有厂家生产了将图2-57全部电路集成的集成块，但目前应用还不多。,Concept触发电路应保证每个晶闸管触发脉冲与施加于晶闸管的交流电压保持固定、正确的相位关系。 measure ： 同步变压器原边接
10、入为主电路供电的电网，保证频率一致。 触发电路定相的关键是确定同步信号与晶闸管阳极电压的关系。,图2-58 三相全控桥中同步电压与主电路电压关系示意图,How to get synchronous voltage for the gate triggering control circuit of each thyristor(触发电路的定相),对于Ua上的VT1来说，在t1 t2区间(0o-180o)均有导通的可能。这就要求触发电路能够在该区间发挥作用。,How to get synchronous voltage for the gate triggering control circui
11、t of each thyristor(如何为门极触发的晶闸管控制电路得到同步电压),The connection of Transformers(变压器的接法和时钟表示方法)： 符号： D- 三角形接法 ；Y - 星形接法； 数字代表钟点数，将十二小时与角度对应，即将360 分为12等份。逆时针方向为正方向。该数字为Ua的指向。 如果原边的A相电压UA定在12点钟，UB滞后UA120 指向4点钟， UC超前UA 120 指向8点钟。 则由UAB=UA-UB，指向11点钟。同理，UCA指向7点钟， UBC指向3点钟。 在D,Y11的变压器中原边接成D接法，意味着副边的Ua指向11点钟。（同学们
12、可以直接记忆这点）。,How to get synchronous voltage for the gate triggering control circuit of each thyristor(如何为门极触发的晶闸管控制电路得到同步电压),The connection of Transformers：主电路整流变压器为D,y-11联结，同步变压器为D,y-11,5联结。 The synchronous voltage of the gate triggering control circuit for each thyristor should be lagging 180 to the
13、 corresponding phase voltage of yy,同步变压器和整流变压器的接法及矢量图,以三相全控桥为例，采用锯齿波同步触发电路，采用NPN管时的情况： 对于负半周有效的电路（UTS为负时才能产生触发脉冲），对于连接于Ua相正向的VT1，应选用滞后Ua1800的（即反相）的电压作为VT1的同步电压Us，常计为Usa 。 对于连接Ua相反向的VT4，由于VT1和VT4触发导通相差180 ，所以选用和Ua同步的电压作为VT4的同步电压Us，常计为Usa 。 同理可以获得其它四个SCR的同步电压。 注意1：如果采用PNP管作为触发电路，则正半周有效，所以所有的同步信号需要移动18
14、0 。 注意2：如果题目提示使用了RC滤波器，可以先不管它，先按以上规律得出各个SCR的同步电压。再分别提前RC延迟的角度（逆时针反向为超前）。,表2-4 三相全控桥各晶闸管的同步电压（采用NPN锯齿波触发器电路时,如采用图2-59变压器接法）,为防止电网电压波形畸变对触发电路产生干扰，可对同步电压进行R-C滤波，当R-C滤波器滞后角为60时，同步电压选取结果如表2-5所示。,表2-5三相桥各晶闸管的同步电压（有R-C滤波滞后60）,Summary,可控整流电路，重点掌握：电力电子电路按分段线性电路进行分析的基本思想、单相可控整流电路和三相可控整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情
15、况的影响； 与整流电路相关的一些问题，包括： (1)变压器漏抗对整流电路的影响，重点建立换相压降、重叠角等概念，并掌握相关的计算，熟悉漏抗对整流电路工作情况的影响。 (2)整流电路的谐波和功率因数分析，重点掌握谐波的概念、各种整流电路产生谐波情况的定性分析，功率因数分析的特点、各种整流电路的功率因数分析。 (3)可控整流电路的有源逆变工作状态，重点掌握产生有源逆变的条件、三相可控整流电路有源逆变工作状态的分析计算、逆变失败及最小逆变角的限制等。,晶闸管直流电动机系统的工作情况，重点掌握各种状态时系统的特性，包括变流器的特性和电机的机械特性等，了解可逆电力拖动系统的工作情况，建立环流的概念。 用
16、于晶闸管的触发电路。重点熟悉锯齿波移相的触发电路的原理，了解集成触发芯片及其组成的三相桥式全控整流电路的触发电路，建立同步的概念，掌握同步电压信号的选取方法 。,Homeworks,Translate the following questions and answer. 1.三相全控桥,电动机负载,要求可逆运行,整流变压 器的接法是D,Y-5,采用NPN锯齿波触发器,并附有 滞后30O的R-C滤波器,决定晶闸管的同步电压和 同步变压器的联结形式.,Key：整流变压器接法如图3-56所示,以a相为例，ua的120对应于=90，此时Ud=0，处于整流和逆变的临界点。该点与锯齿波的中点重合，即对应于同步信号的300，所以同步信号滞后ua180，又因为R-C滤波已使同步信号滞后30，所以同步信号只要再滞后150就可以了。,满足上述关系的同步电压相量图及同步变压器联结形式如下两幅图所示。,图1 整流变压器接法,各晶闸管的同步电压选取如下表：
