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1、实验三 正弦波同步移相触发电路实 验 指导教师:黄琴、刘宗均 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 一、实验目的 (1)熟悉正弦波同步移相触发电路的工作原 理和各元件的作用。 (2)掌握正弦波同步移相触发电路的调试步 骤和方法。 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 二、实验所需挂件及附件 序号型 号备备 注 1TKDD-1 电电源控制屏该该控制屏包含“三相 电电源输输出”等几个 模块块。 2DK05 晶闸闸管触发电发电 路 该该挂件包含
2、“正弦波同步移相触 发电发电 路”等模块块。 3双踪示波器YB4328 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 三、实验线路及原理 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 四、实验内容 (1)正弦波同步移相触发电路的调试。 (2)正弦波同步移相触发电路中各点波形的 观察。 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 五、预习要求 实验线路及原理 正弦波同步移相触发电路分脉冲形成、同步 移相、脉冲放大等几个环节，具体工作原理 可参见电力电子技术教材的有关内容。 (1)阅读电力电子技术教材
3、中有关正弦波同 步移相触发电路的内容，弄清正弦波同步移 相触发电路的工作原理。 (2)掌握脉冲初始相位的调整方法。 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 六、思考题 (1)正弦波同步移相触发电路由哪些主要环 节组成? (2)正弦波同步移相触发电路的移相范围能 否达到180? 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 七、实验方法 (1)将TKDD1电源控制屏的电源选择开关打到“ 直流调速”侧，使输出线电压为200V（不能打 到“交流调速”侧工作，因为DK05的正常工作电 源电压为220V10%，而“交流调速”侧输出的
4、线电压为240V。如果输入电压超出其标准工作 范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件 的损坏。按下“启动”按钮，打开DK05电源开关 ，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双 踪示波器观察正弦波触发电路各观察点的电压波 形，并与图111 中各点波形相比较。 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 七、实验方法 (2)确定脉冲的初始相位 当Uct=0时（将RP1电位器顺时针旋到底） ，调节Ub(调RP2)，使U1波形与图31中 的U1波形相同，这时正好有脉冲输出，此 时的接近于180。 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触
5、发电路实验 七、实验方法 (3)保持RP2电位器不变，逆时针旋转RP1 （即逐渐增大Uct），用示波器观察同步电 压信号及输出脉冲“5”点的波形，注意Uct增 加时脉冲的移动情况，并估计移相范围。 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 七、实验方法 (4)调节Uct(调RP1)，使=60，观察并 记录面板上观察点“1”“5”及输出脉冲 “G1”、“K1”的电压波形及其幅值。调节 RP3，观测“5”点脉冲宽度的变化。 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 七、实验方法 AC30TP1TP2TP3TP4TP5 幅值值(
6、V) 宽宽度 (ms) 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 有效值为30V的正弦交流电; 最大值230 85V +42.5V;-42.5V 2V/DIV; 10；4.25DIV 频率：50Hz；周期：20ms 5ms/DIV;4DIV 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 八、实验报告 (1)画出=60时，观察点“1”“5”及输出 脉冲电压的波形。 (2)指出Uct增加时,应如何变化?移相范围 大约等于多少度?指出 同步电压的哪一段为脉
7、冲移相范围。 (3)分析RP3对输出脉冲宽度的影响。 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 a)180 b)接近于180 初始脉冲相位的确定 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 九、注意事项 双踪示波器有两个探头，可同时观测两路信号，但 这两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个 探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两 个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短 路。为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一 根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的 地线，这样从根本上解决了这个问题。当需要同时 观察
8、两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信 号的公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至 被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两 个信号，而不发生意外。 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 九、注意事项 (2)由于脉冲“G”、“K”输出端有电容影响， 故观察输出脉冲电压波形时，需将输出端 “G”和“K”分别接到晶闸管的门极和阴极（ 或者也可用约100左右阻值的电阻接到 “G”、“K”两端，来模拟晶闸管门极与阴极 的阻值），否则，无法观察到正确的脉冲波 形。 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 正弦波同步移相
9、触发电路由同步移相、脉冲放大 等环节组成，其原理如图110所示。 同步信号由同步变压器副边提供。三极管V1左 边部分为同步移相环节，在V1的基极综合了同 步信号电压UT、偏移电压Ub及控制电压Uct（ RP1电位器调节Uct ，RP2调节Ub）。调节 RP1及RP2均可改变V1三极管的翻转时刻，从 而控制触发角的位置。脉冲形成整形环节是一分 立元件的集基耦合单稳态脉冲电路，V2的集电 极耦合到V3的基极，V3的集电极通过C4、RP3 耦合到V2的基极。 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 当V1未导通时，R6供给V2足够的基极电流 使之饱和导通，V3截
10、止。电源电压通过R9 、T1、VD6、V2对C4充电至15V左右，极 性为左负右正。 当V1导通的时候，V1的集电极从高电位翻 转为低电位，V2截止，V3导通，脉冲变压 器输出脉冲。由于设置了C4、RP3阻容正 反馈电路，使V3加速导通，提高输出脉冲 的前沿陡度。同时V3导通经正反馈耦合， V2的基极保持低电压， 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 V2维持截止状态，电容通过RP3、V3放电 到零，再反向充电，当V2的基极升到0.7V 后，V2从截止变为导通，V3从导通变为截 止。V2的基极电位上升0.7V的时间由其充 放电时间常数所决定，改变RP3的
11、阻值就改 变了其时间常数，也就改变了输出脉冲的宽 度。 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 正弦波同步移相触发电路的各点电压波形如 图111所示。 电位器RP1、RP2、RP3均已安装在面板上 ，同步变压器副边已在内部接好，所有的测 试信号都在面板上引出。 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 1.6 电力电子器件器件的驱动 1.6.1 1.6.1 电力电子器件驱动电路概述电力电子器件驱动电路概述 1.6.2 1.6.2 晶闸管的触发电
12、路晶闸管的触发电路 1.6.3 1.6.3 典型全控型器件的驱动电路典型全控型器件的驱动电路 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 1.6.1 电力电子器件驱动电路概述 使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关 时间，减小开关损耗。 对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义 。 一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电 路实现。 驱动电路的基本任务： 按控制目标的要求施加开通或关断的信号。 对半控型器件只需提供开通控制信号。 对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关 断控制信号。 驱动电路主电路与控制电路之间的接口 电力电子技术
13、重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 1.6.1 电力电子器件驱动电路概述 驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气 隔离环节，一般采用光隔离或磁隔离。 光隔离一般采用光耦合器 磁隔离的元件通常是脉冲变压器 图1-25 光耦合器的类型及接法 a) 普通型 b) 高速型 c) 高传输比型 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 1.6.1 电力电子器件驱动电路概述 v按照驱动信号的性质分，可分为电流驱动型和电压驱 动型。 v驱动电路具体形式可为分立元件的，但目前的趋势是 采用专用集成驱动电路。 双列直插式集成电路及将光耦隔离电路也
14、集成在内 的混合集成电路。 为达到参数最佳配合，首选所用器件生产厂家专门 开发的集成驱动电路。 分类 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 1.6.2 晶闸管的触发电路 v作用：产生符合要求的门极触发 脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由 阻断转为导通。 v晶闸管触发电路应满足下列 要求： 脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导 通。 触发脉冲应有足够的幅度。 不超过门极电压、电流和功率定 额，且在可靠触发区域之内。 有良好的抗干扰性能、温度稳定 性及与主电路的电气隔离。 t I IM t1t2t3t4 图1-26 理想的晶闸管触 发脉冲电流波形 t1t2脉冲前沿上升时
15、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） 晶闸管的触发电路 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 1.6.2 晶闸管的触发电路 vV1、V2构成脉冲放大 环节。 v脉冲变压器TM和附属 电路构成脉冲输出环 节。 v V1、V2导通时，通过 脉冲变压器向晶闸管 的门极和阴极之间输 出触发脉冲。 图1-27 常见的晶闸管触发电路 常见的晶闸管触发电路 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 1.6.3 典型全控型器件的驱动电路 (1)
16、GTO GTO的开通控制与普 通晶闸管相似。 GTO关断控制需施加 负门极电流。 图1-28 推荐的GTO门极电压电流波 形 O t t O uG iG 1) 电流驱动型器件的驱动电路 正的门极电流 5V的负偏压 GTO驱动电路通常包括 开通驱动电路、关断驱 动电路和门极反偏电路 三部分，可分为脉冲变 压器耦合式和直接耦合 式两种类型。 电力电子技术 重庆科创职业技术学院电力电子实验室 正弦波同步移相触发电路实验 1.6.3 典型全控型器件的驱动电路 直接耦合式驱动电路可避免电路内部的相互干扰和寄生振 荡，可得到较陡的脉冲前沿。 目前应用较广，但其功耗大，效率较低。 图1-29 典型的直接耦合式GTO驱动电路 电力电子技术 重庆科创职
