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1、河南工业职业技术学院电力电子设计指南河南工业职业技术学院电力电子设计指南 电力电子精品课程电力电子精品课程 第第 1 页页 共共 16 页页 第三章第三章 触发与驱动电路的参数选择与校验触发与驱动电路的参数选择与校验 在确定触发电路后，就需要对电路中某些参数进行计算，并对脉冲输出级进 行校验，以使触发电路满足整流电路的需要。 一、阻容移相桥触发电路一、阻容移相桥触发电路 电路如图 3 1-所示。一般根据下列原则选择移相桥各参数： 变压器二次侧每半边绕组上的电压应大于晶闸管控制极的最大触发电压。 流过移相桥电阻、电容上的电流，应大于晶闸管控制极的最大触发电流。 电容 C 与电阻 R 的大小可参照
2、下式求得 图 3-1 中 RP 为门极限流电位器，防止触发电流过大将门极烧坏，一般取几十欧姆的电位器即可。1VD、2VD的作用是使晶闸管门极只能加上正向触发电压，防止反向电压加到门极而击穿。 在实用电路中，为实现自动控制，可利用三极管加整流桥代替可变电阻 R ， 如图 3-2 所示。 当控制信号 Uc 发生变化时，三极管的集电极电流将发生变化，从而使整 流桥电流发生变化，相当于可变电阻 R 的阻值发生变化，达到移相目的。 二、单结晶体管触发电路二、单结晶体管触发电路 1 单结晶体管触发电路之一 如图 3-3 所示，该电路简单，工作可靠。但只能用手动调节 RP 实现移相，河南工业职业技术学院电力
3、电子设计指南河南工业职业技术学院电力电子设计指南 电力电子精品课程电力电子精品课程 第第 2 页页 共共 16 页页 无法加入其它控制信号。 电路各参数选择计算一般遵循下述几条原则： 同步电压 u，其值影响移相范围，一般取 4080v，取得高些移相范围 可大些，但要加大 R 的阻值和功率，常取 60v 。 稳压管 V 的稳压值 Uvl，它直接影响输出脉冲的幅值和单结晶体管的正 常工作。太低会造成脉冲幅值小，使晶闸管不能被触发，太高又受单结晶体管耐 压的限制，一般取 12-24V ，大多取 20V 。 R (R=R3+R4）的选择：为保证电路振荡， R 必须选择适当的值。 R 过 大，电容电压充
4、不到单结晶体管峰点电压值而不能产生脉冲； R 过小，一旦单 结管导通、 R 提供的电流大于谷点电流，使电路停振。因此要维持电路振荡， R 值必须满足下述不等式，即 计算（T 为振荡周期）在一般工频电路中，也可直取 C =0 . 0470 . 5F 。 单结晶体管的选择：单结晶体管的分压比甲直接影响输出脉冲的幅值和 触发时间的准确性，一般0 . 40 . 8 ，常取0 . 6 。 此外单结晶体管两个基极间的阻值bbr 选大一些好，这样在未发脉冲时漏电流小，1R上压降小，防止由于1R上漏压降大造成晶闸管误触发。 河南工业职业技术学院电力电子设计指南河南工业职业技术学院电力电子设计指南 电力电子精品
5、课程电力电子精品课程 第第 3 页页 共共 16 页页 1R的作用与选择：脉冲电压由 1R输出。 1R大小，将影响脉冲的幅值与宽度。其值太小不易使晶闸管导通。太大，又会因漏电流产生的压降，造成晶闸管误导通。因此1R值一般取 50100。2R的选择：2R为温度补偿电阻，一般取 200600 。 2 单结晶体管触发电路之二 如图 3-4 所示。该电路比前一电路更加灵敏、并可在输入端迭加其它控制信 号，以满足系统的要求。 该电路二极管、三极管可参照常用电路选用，一般不用重新设计。只是电阻 R3、R4。R5 需要调整。如 R4 选择高些可增加其放大倍数，但太大会使管子工 作在非线性段，放大倍数反而减小
6、，一般取 220k;R3 的大小将影响放大倍 数和工作稳定性，一般取几百欧姆 1k ; R5 过大过小都会造成单结晶体管不能 工作在负阻区，也就不能正常产生脉冲，对移相范围也有很大的影响，因此 R5 阻值一般在 110k范围选择。 三、用小晶闸管放大脉冲功率的触发电路三、用小晶闸管放大脉冲功率的触发电路 如图 3-5 所示，电容 C3 的充电电压影响脉冲的幅值，电容量影响脉冲的宽 度。因此根据被触发主电路晶闸管的触发功率和开通时间，并留有一定的裕量， 即可确定出电容的充电电压和 C3 的电容量。因脉冲功率较小，一般选 15A 晶 闸管即可。 R6 为限流电阻， 防止因充电电流过大烧毁 VD1、
7、 VD4 ， 该电阻不能太大， 以保证发脉冲时，C3 上电压达到规定值。一般取 1001k。 为了扩大移相范围，触发电路同步电压可由两个相位上相差60的电压通过河南工业职业技术学院电力电子设计指南河南工业职业技术学院电力电子设计指南 电力电子精品课程电力电子精品课程 第第 4 页页 共共 16 页页 二极管并联供给，使稳压管上的梯形波底宽扩大到240 ，输出脉冲的移相范围可达180。 电容 C3 的充电电源电压， 最好超前同步电压 900 以上， 保证发脉冲时 C3 上的电压充电到最大值。 四、用晶体三极管组成的触发电路四、用晶体三极管组成的触发电路 凡是一个触发电路均可看成由脉冲形成、移相、
8、同步三个环节组成。三极管 组成的触发电路也不例外，在需要输出控制信号时，利用三极管由截止转向饱和 导通就能送出一个电流脉冲，触发晶闸管。如图 3-6中V2就是输出触发脉冲的 开关元件（有时为了增大输出功率，在开关元件之后再加一级脉冲放大，分析方 法相同） 。触发脉冲的宽度取决于V2的导通时间，也就是 C的充电时间。 C充 满电后， V2恢复截止，脉冲结束。因此，分析触发脉冲的形成过程就可集中到 分析 C 的充放电过程。V1导通时， C上电压近似为零。 V1截止时，C由电 源经R1和V2 ：基极发射极回路充电， V2导通形成脉冲。当Vl再由截止变 成导通时， C又经 V1、VD1 、R2 放电到
9、零，为下一个脉冲作好准备。通过 由后向前推移的分析方法，就把脉冲的形成确定在Vl由导通变截止的瞬间，也 就是b1点电位由正变负过零的瞬间，实际上也就是取决于同步电压与控制电压 的交点。自行设计时可按类似思路组成线路。这个线路的设计和元件选择、参数 计算以及附加一些元件， 均应保证晶闸管对触发脉冲波形 （幅度、 宽度、 前沿等） 的要求。 由上述分析可知，只要适当选择C 、Rl数值，即可得到要求的脉冲宽度。 根据电源电压和脉冲变压器的一次电流 I 选择V ：的耐压和工作电流，再 由晶体管饱和压降csU （一般取23V） 、脉冲宽度： 、脉冲周期T ，按下式计算晶体管所消耗的功率Pc ，即 IUT
10、Pcsc= (3-5) 最后根据 Pc 并留有足够裕量即可选择晶体管。 有关脉冲变压器的选择计算可参附录 A 进行。同步环节，以同步信号为正 弦波和锯齿波的触发电路来分析，如图 3-7 、3-8 所示。首先就要正确选择触 发电路的同步电压，对于不同的触发电路所用的同步电压信号是不同的。如正弦 波同步的触发电路所用的同步电压信号为正弦波， 移相使用的范围是正弦波的上河南工业职业技术学院电力电子设计指南河南工业职业技术学院电力电子设计指南 电力电子精品课程电力电子精品课程 第第 5 页页 共共 16 页页 升沿（即由负最大值到正的最大值之一段） ，而锯齿波同步的触发电路所用的同 步信号为锯齿波，移
11、相使用的范围是锯齿波上升沿。这个上升沿丈是在同步电压 的负半周形成的定相时，只需把同步信号移相段对准主电路阳极电压移相范围。 然后比较主电路阳极电压与同步电压的相位关系。 根据这个相位关系将同步变压 器进行适当联接，就可找出该触发电路所需要的同步电压。实际上只要确定了本晶闸管触发电路的同步电压，其余触发电路的同步电压只要按相位上相差 120或60 。原则就可确定下来。 河南工业职业技术学院电力电子设计指南河南工业职业技术学院电力电子设计指南 电力电子精品课程电力电子精品课程 第第 6 页页 共共 16 页页 移相环节：一般触发电路均通过同步电压、控制电压、偏置电压三个信号迭 加来实现对脉冲的控
12、制。通过改变电压Uc实现移相。 Uc=0时，调节偏置电压 Ub使Ud = 0 。 在电压数值改变时， 只要适当调整 Rs（3.3k） 、Rc ( 3k） 、 Rb ( 6.8k）的数值，即可满足移相范围的要求。 五、集成触发电路五、集成触发电路 目前用的最多的是 KC（或KJ）系列触发电路，元件参数均可参照典型线 路进行选择，一般不用重新设计计算，必要时可对输出级进行校验。 KCO4 ( KJoo4） 集成触发器在有关书中已有介绍， 这里仅就 TC787相位控河南工业职业技术学院电力电子设计指南河南工业职业技术学院电力电子设计指南 电力电子精品课程电力电子精品课程 第第 7 页页 共共 16
13、页页 制电路进行介绍。 TC787是采用先进的IC工艺设计制作的单片集成电路， 主要用于三相晶闸 管移相触发电路。与目前市场上流行的 KC 系列电路相比，具有功耗小、功能 强、输入阻抗高、抗干扰性能好、移相范围宽、外接元件少等优点；而且装调简 便，使用可靠，只需要一块 TC787 就可完成五块 KC 系列器件组合（三块 KC04 ，一块 KCo41，一块KCo42）才能具有的三相相移功能。因此广泛用于 三相全控、三相半控、三相过零等电力电子线路中。 1 电路原理电路原理框图如图 3-9所示。电路由三路相同的过零和极性 检测，锯齿准形成、锯齿波比较组成。经过抗干扰锁定电路、脉冲形成电路形成 三相
14、触发调制脉冲，由脉冲分配电路实现全控、半控的工作方式，再由驱动电路 完成输出驱动。 三相同步电压经 T 形网络进入电路，同步电压的零点设计为1/2电源电压 （电路输入端同步电压峰峰值不宜大于电源电压） ，通过过零和极性检测检测出 零点和极性后，在Ca 、Cb 、Cc三个电容上积分形成锯齿波。由于采用集中式 恒流源，故相对误差极小，锯齿波有良好的线性。锯齿波在比较器中与移相电压 比较取得交相点，移相电压由第4脚通过电位器或外电路调节器取得。抗干扰电 路具有锁定功能，保证交相唯一并且稳定。 脉冲形成电路是由脉冲发生器给出调制脉冲，调制脉冲的宽度可通过改变 Cx值来确定，需要宽则增大Cx，需要窄则减
15、小Cx。1000PF 电容约产生100s 娜的脉冲宽度。被调制脉冲频率=8调制脉冲宽度。 脉冲分配及驱动电路是由第6脚控制脉冲分配的输出方式。 第6脚接低电平 VL，输出为半控方式，12、11、10、9、8、7 分别输出A 、-C 、B 、 -A 、C 、-B 的单触发脉冲。第6脚接高电平VH ，输出为全控方式，分别输 出 A 、-C ，-C 、B ; B 、-A ；-A 、 C ; C 、-B 、 A 的双触发脉冲。第5 脚为保护端，当系统出现过流过压时，将5脚置高电平，输出脉冲即被禁止。第 5脚还可用作过零触发系统的控制端，输出端可驱动功率管，经脉冲变压器触发 晶闸管。 河南工业职业技术学院电力电子设计指南河南工业职业技术学院电力电子设计指南 电力电子精品课程电力电子
