《电力电子技术 第２版 教学课件 ppt 作者 黄家善 主编 第5章 晶闸管的触发电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子技术 第２版 教学课件 ppt 作者 黄家善 主编 第5章 晶闸管的触发电路（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 晶闸管的触发电路,第一节 单结晶体管触发电路 第二节 同步电压为锯齿波的触发电路 第三节 集成触发电路及数字触发电路 第四节 触发电路与主电路电压的同步 本章小结,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。 相控电路的驱动控制 为保证相控电路的正常工作，很重要的一点是应保证按触发角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。,第一节 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
2、脉冲能满足主电路移相范围的要求 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：,5.1 单结晶体管触发电路,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。,5.1 单结晶体管触发电路,图5-2 单结晶体管 (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
3、P,分压比,图5-3 单结晶体管伏安特性 (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：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）,图5-3 单结晶体管伏安特性 (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,5.1 单
4、结晶体管触发电路,Re的值不能太大或太小，满足电路振荡的Re的取值范围,图5-4 单结晶体管自激振荡电路,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。若忽略电容C放电时间，电路的自激振荡频率近似为：,5.1 单结晶体管触发电路,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,5.1 单结晶体管触发电路,图5-5 晶体管同步触发电路,注意： 每周期中电容C的充放电不止一次，晶闸管由第一个脉冲触发导通，后面的脉冲不起作用。 改变Re的大小， 可改变
5、电容充电速度，达到调节角的目的。,削波的目的：增大移相范围，使输出的触发脉冲的幅度基本一样。不削波：UPUbb，为正弦半波，移相范围小。,5.1 单结晶体管触发电路,实际应用中，常用晶体管2代替电位器Re，以便实现自动移相。 TP：脉冲变压器，实现触发电路与主电路的电气隔离。,5.1 单结晶体管触发电路,图5-6 单结管触发电路其它形式,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 。,5.1 单结晶体管触发电路,第二
6、节 同步电压为锯齿波的触发电路,晶闸管的电流容量越大，要求的触发功率越大。对于大中电流容量的晶闸管，为了保证其触发脉冲具有足够的功率，往往采用由晶体管组成的触发电路。 晶体管触发电路按同步电压的形式不同，分为正弦波和锯齿波两种。 同步电压为锯齿波的触发电路，不受电网波动和波形畸变的影响，移相范围宽，应用广泛。,5.2 同步电压为锯齿波的触发电路,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：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移相、同步环节。此外，还有强触发和双窄脉冲形成环节。,图5-7 同步电压为锯齿波的触发电路,1) 脉冲形成环节,V4、V5 脉冲形
7、成 V7、V8 脉冲放大 控制电压uco加在V4基极上,图5-7 同步电压为锯齿波的触发电路,脉冲前沿由V4导通时刻确定，脉冲宽度与反向充电回路时间常数R11C3有关。,电路的触发脉冲由脉冲变压器TP二次侧输出，其一次绕组接在V8集电极电路中。,5.2 同步电压为锯齿波的触发电路,2) 锯齿波的形成和脉冲移相环节 锯齿波电压形成的方案较多，如采用自举式电路、恒流源电路等；本电路采用恒流源电路。,恒流源电路方案，由V1、V2、V3和C2等元件组成,V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路,图5-7 同步电压为锯齿波的触发电路,5.2 同步电压为锯齿波的触发电路,3) 同步环节,同步要求触发脉冲的频
8、率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。 锯齿波是由开关V2管来控制的。 V2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。 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。,5.2 同步电压为锯齿波的触发电路,4) 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
9、元产生（通过V6）。 三相桥式全控整流电路的情况(自学),5.2 同步电压为锯齿波的触发电路,各点电压波形如图5-8所示。,图5-8 锯齿波触发电路各点电压波形,图5-7 同步电压为锯齿波的触发电路,第三节 集成触发电路,集成触发电路具有可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便等优点。 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5-9 KJ004电路原理图,5.3 集成触发电路,完整的三相全控桥触发电路 3个KJ004集成块和1个KJ041集成块，可形成六
10、路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大即可。,图5-10 三相全控桥整流电路的集成触发电路,所谓同步，是指给触发电路提供与晶闸管所承受的电源电压保持合适相位关系的电压，使其触发脉冲的相位出现在被触发的晶闸管承受正向电压的区间，确保主电路各晶闸管在每一个周期中按相同的顺序和控制角被触发导通。 定相：将提供给触发电路合适相位的电压称为同步信号电压，正确选择同步信号电压与晶闸管主电压的相位关系称为同步或定相。,第四节 触发电路与主电路电压的同步,5.4 触发电路与主电路电压的同步,触发电路的定相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。 措施： 同步变压器原边接
11、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5-11 三相全控桥中同步电压与主电路电压关系示意图,由于同步变压器二次电压要分别接到各单元触发电路，而一套主电路的各单元触发装置一般有公共“接地”端点，所以，同步变压器的二次只能是星形连接。 由于整流变压器、同步变压器二者的一次绕组总是接在同一三相电源上，对于同步变压器结线组别的确定，可采用简化的电压矢量图解方法确定出变压器的钟点数（其表示法是以三相变压器一次侧任一线电压为参考矢量，箭头向上，作为时钟长针，指向12点位置，然后画出对应二次侧线电压矢量，作为短针方向，短针指向几点就是几点钟接法）。
12、,5.4 触发电路与主电路电压的同步,变压器接法：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。,图5-12 同步变压器和整流变压器的接法及矢量图,5.4 触发电路与主电路电压的同步,表5-1 三相全控桥各晶闸管的同步电压（采用图5-12变压器接法时）,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5-2所示。,表5-2 三相桥各晶闸管的同步电压（有R-C滤波滞后60）,5.4 触发电路与主电路电压的同步,定相举例 三相桥式全控电路如图5-13a所示，直流电动机负载，要求可逆运行，整流变压器TR为
13、D，y1接线组别，采用图5-7所示锯齿波为同步信号的触发电路。锯齿波的齿宽为240考虑锯齿波起始段的非线性，故留出60余量。电路要求的移相范围是：30150。试按简化相量图的方法来确定同步变压器的接线组别及变压器绕组联结方法。,5.4 触发电路与主电路电压的同步,选择以某一只晶闸管的同步定相为例（如以VT1管），其余五管可根据相位关系依次确定。具体步骤如下： 确定VT1管的同步电压与主电路电压的相位关系 根据题意，主电路要求的移相范围是在30150，如图5-13b相电压波形uU（或线电压波形uUV）的粗线段所示。为此，锯齿波的斜边线性段（即扣除锯齿波起始段的60）应能覆盖主电路所要求的移相范围
14、。由图5-8波形图可知，产生这一锯齿波所对应的正弦波电压uSu就是触发电路的同步电压，它取自同步变压器某一相的二次电压，并选定为VT1的同步电压。因此，VT1管的同步电压uSu与主电路电压uU的相位关系随之确定，从5-13b可知uSu较uU滞后180（或uSu较uUV滞后210）；VT3管的同步电压uSV较uSU滞后120、VT管的同步电压uSU较uSU滞后180，其余各管的同步电压可对应相位而类推之。,.确定同步变压器的结法组别 根据整流变压器TR已知的D,y1接线组别及由上一步确定的相位关系，画出uUV与uU相位关系矢量图、同步电压uSU与主电路电压uU的两组矢量关系图，确定同步电压二次侧
15、线电压SUV与主电路线电压 UV之间的相位关系。如图5-13 c所示，TS应为D,y7和D,y1接线组别，前者与共阴极晶闸管相对应、后者与共阳极晶闸管相对应。,确定同步电压与各触发电路的联线 根据同步变压器的接线组别，正确联结同步变压器绕组，然后将同步变压器的二次电压uSU、uSV、uSW及uSU、usv、uSW分别接到晶闸管VT1、VT3、VT5的触发电路的同步电压输入端；us（U）、us（v）、us（w）分别接到VT4、VT6、VT2管的触发电路的同步电压输入端，便完成了同步定相的有关步骤，接线如图5-13d所示。,图5-13 同步定相例图,d),0 1 2 3,本章小结,晶闸管的导通控制信号由触发电路提供，触发电路的类型按组成元件分为：单结晶体管触发电路、晶体管触发电路、集成触发电路和计算机数字触发电路等。单结晶体管触发电路结构简单，调节方便，输出脉冲前沿陡，抗干扰能力强，对于控制精度要求不高的小功率系统，可采用单结晶体管触发电路来控制；对于大容量晶闸管一般采用晶体管或集成电路组成的触发电路。计算机数字触发电路常用于控制精度要求较高的复杂系统中。各类触发电路有其共同特点，一般由同步环节、移相环节、脉冲形成环节和功率放大输出环节组成。,
