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1、第五章 晶闸管的触发电路,相控电路： 晶闸管可控整流电路：通过控制触发角a 的大小即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小。 采用晶闸管相控方式时的交流电力变换电路和交交变频电路。,相控电路的驱动控制： 为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角a 的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。 晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。 大、中功率的变流器广泛应用的是晶体管触发电路，其中以同步信号为锯齿波的触发电路应用最多。,5.1 单结晶体管触发电路,对于触发电路通常有如下要求： 触发电路输出的脉冲必须具有足够的功率 触发脉冲必须与晶闸管的主电压保持同步 触发脉冲能满足主电路移相范围
2、的要求 触发脉冲要具有一定的宽度，前沿要陡,触发电路通常以组成的主要元件名称分类，可分为：单结晶体管触发电路、晶体管触发电路、集成电路触发器、计算机控制数字触发电路等。,常见的触发脉冲电压波形如下：,一、单结晶体管 单结晶体管的结构、图形符号及等效电路如图所示。,(a)结构示意 (b)等效电路 (c)图形符号 (d)外形及管脚,UeUA ：PN结反偏置， 只有很小的反向漏电流 Ue= UA ：Ie， 特性曲线与横坐标交点处 Ue 上升 ：UeUPUbbUD ，单结晶体管导通， 该转折点称为峰点P,分压比,IP,(a)单结晶体管实验电路 (b)单结晶体管伏安特性,截止区 （ap段）,Ue UP：
3、Ie增大 ，rb1急剧下降 ，UA达到最小， Ue也最小 ，达到谷点V,负阻区 （PV段）,达到UV后，单结晶体管处于饱和导通状态,饱和区 （VN段）,(a)单结晶体管实验电路 (b)单结晶体管伏安特性,二、单结晶体管自激振荡电路,1. 电源接通：E通过Re对C充电，时间常数为ReC 2. Uc增大，达到 UP ，单结晶体管导通，C通过R1放电 3. Uc减少，达到Uv，单结晶体管截止，R1 下降，接近于零 4. 重复充放电过程,Re的值不能太大或太小，满足电路振荡的Re的取值范围,为了防止Re取值过小电路不能振荡，一般取一固定电阻r与另一可调电阻Re串联，以调整到满足振荡条件的合适频率。若忽
4、略电容C放电时间，电路的自激振荡频率近似为：,电路中R1上的脉冲电压宽度取决于电容放电时间常数。R2是温度补偿电阻，作用是保持振荡频率的稳定。,三、具有同步环节的单结晶体管触发电路,同步电压形成环节 脉冲移相环节 脉冲形成及输出环节,单结晶体管触发电路简单，输出功率较小，脉冲较 窄，虽加有温度补偿，但对于大范围的温度变化时仍会 出现误差，控制线性度不好。参数差异较大，对于多相 电路的触发时不易一致。因此单结晶体管触发电路只用 于控制精度要求不高的单相晶闸管系统 。,5.2 同步电压为锯齿波的触发电路,组成环节 同步环节 锯齿波的形成和脉冲移相环节 脉冲形成、放大和输出环节 双窄脉冲形成环节 强
5、触发及脉冲封锁环节,1. 同步环节,电源负半周下降段：,VD1开通,C1充电,V2截止,1. 同步环节,电源负半周上升段：,VD1截止,C1反向充电，电压升高,V2开通,当C1电压上升至+1.4V时：,V2截止,结论2：V2处于截止状态的时间决定锯齿波的宽度！,第一段：电源负半周下降段,第二段：电源负半周上升段至1.4V,无法改变！,+15V通过R1向C1充电,改变R1C1，可改变V2截止时间，进而改变锯齿波的宽度！,结论4：锯齿波的宽度由R1C1来决定！,1. 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。 锯齿波由开关V2管来控制： V2开关的频率就是锯齿波的频率
6、：由同步变压器所接的交流电压决定。 V2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。 V2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。,2. 锯齿波的形成环节,恒流源电路,2. 锯齿波的形成环节,V2截止时,C2由I1c充电,C2电压线性增加,调节RP2，改变I1c，改变电压上升率,结论1：RP2用来调节锯齿波的斜率,结论2：V2处于截止状态的时间决定锯齿波的宽度！,2. 锯齿波的形成环节,V2导通时,C2通过R4-V2放电 由于R4阻值较小，放电速度很快！,即：V2周期性开通关断时，V3基极得到的是锯齿波的电压。,V3为射极跟随器，用于减少控制
7、回路的电流对锯齿波电压V3基极电位的影响,结论3：V2周期性开通关断时，V3发射极得到的是锯齿波的电压！,3. 脉冲移相环节,V4基极电压是三个电压的叠加：,1.锯齿波电压：Ue3,2.移相控制电压Uco,3.直流偏移电压Up,3. 脉冲移相环节,根据叠加定理求解V4基极电位：,(1) Ue3独立作用在V4基极产生电压Uh,(2) Uco独立作用在V4基极产生电压Uco,(3) Up独立作用在V4基极产生电压Up,V4基极电位：,Uh+Uco+Up,3. 脉冲移相环节,根据叠加定理求解V4基极电位：,(1) Ue3独立作用在V4基极产生电压Uh,3. 脉冲移相环节,根据叠加定理求解V4基极电位
8、：,(2) Uco独立作用在V4基极产生电压Uco,(3) Up独立作用在V4基极产生电压Up,3. 脉冲移相环节,Uh+Uco+Up,Uh+Up,Uco,0V,V4基极电位：,当V4基极电压Ub40.7V时，V4开通，输出脉冲； 当改变控制电压Uco时，改变了V4开通时刻，实现移相！,3. 脉冲移相环节,Uh+Uco+Up,Uh+Up,Uco,0V,加入Up的作用： 通过改变Up，确定Uco=0时，触发脉冲的初始相位！,触发角变化范围： 090180,考虑到最小触发角和最小逆变角的限制：变化范围： 3090150 ，即为120 变化范围。,由于锯齿两端的非线性，一般要求锯齿波宽度大于180
9、，通常为240 。,3. 脉冲移相环节,Uh+Uco+Up,Uh+Up,Uco,0V,通常，令Uco=0，调节Up，使得锯齿波与横轴的交点为240 的中央，对应于=90。,=90,Uco0时：交点前移，脉冲提前，90；,3. 脉冲移相环节,Uh+Uco+Up,Uh+Up,Uco,0V,通常，令Uco=0，调节Up，使得锯齿波与横轴的交点为240 的中央，对应于=90。,=90,Uco0时：交点前移，脉冲提前，90。,4. 脉冲形成、放大和输出环节,Ub4=0,V4截止,V5开通,V6开通,V5集电极电位：-15V+（0.7V+0.3V+0.3V）= -13.7V,V7截止,V8截止,无脉冲输出
10、,V5基极电位：-15V+（0.7V+0.3V+0.7V）= -13.3V,+15V,Uc3=15V-（-13.3V）=28.3V,4. 脉冲形成、放大和输出环节,Ub4=0.7V,V4导通,V5截止,V7导通,V8导通,脉冲输出,C3电压不能突变，V5基极：1V-28.3V= -27.3V,A点电位：0.3V+0.7V=1V,V5集电极：0.7V+0.7V+0.7V=2.1V,V6截止,4. 脉冲形成、放大和输出环节,Uco=0.7V,V4导通,V5截止,V7导通,V8导通,脉冲输出,C3通过图示支路放电和反向充电,当V5基极电压大于-13.3V时，V5重新开通（重复）,V6截止,4. 脉冲
11、形成、放大和输出环节,Uco=0.7V,V4导通,V5截止,V7导通,V8导通,脉冲输出,结论：(1) 脉冲前沿由V4导通时刻确定； (2) V 5、V6截止持续的时间为脉冲宽度，由R11C3确定！,V6截止,5. 双窄脉冲形成环节,V5，V6为或门：,V5，V6全部导通时，V7、V8截止，无脉冲输出；,V5，V6有一个截止时，V7、V8导通，输出脉冲。,第一个脉冲：本相触发电路V4由截止变为导通，V5关断，输出脉冲！,第二个脉冲：下一相触发电路触发时刻将信号作用到本相触发电路V6基极，V6关断，输出脉冲！,5. 双窄脉冲形成环节,内双脉冲电路 V5、V6构成“或”门 当V5、V6都导通时，V7、V8都截止，没有脉冲输出。 只要V5、V6有一个截止，都会使V7、V8导通，有脉冲输出。 第一个脉冲由本相触发单元的uco对应的控制角 产生。 隔60的第二个脉冲是由滞后60相位的后一相触发单元产生（通过V6）。 三相桥式全控整流电路的情况 VT1 VT1 VT3 VT3 VT5 VT5 VT6 VT2 VT2 VT4 VT4 VT6,
