第三章 門(mén)極觸發(fā)電路2008

1、安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 第三章 門(mén)極觸發(fā)電路 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 直流信號(hào) 交流信號(hào) 脈沖信號(hào) 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 晶閘管的觸發(fā)電路要求晶閘管的觸發(fā)電路要求 作用：產(chǎn)生符合要求的門(mén)極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在需要的時(shí) 刻由阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通 廣義上講，還包括對(duì)其觸發(fā)時(shí)刻進(jìn)行控制的相位控制電路 晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求： 形狀要求： 觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度和功率 觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通（結(jié)合擎住電流的概念） 脈沖前沿要陡 同步和移相： 與主電路同步并有一定的移相范圍 不超過(guò)門(mén)極電壓、電流定額，且在可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi) 應(yīng)有良好的抗

2、干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3.2 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 相控電路：相控電路： 晶閘管可控整流電路，通過(guò)控制觸發(fā)角a a的大小即控制觸發(fā) 脈沖起始相位來(lái)控制輸出電壓大小。 采用晶閘管相控方式時(shí)的交流電力變換電路和交交變頻電路。 相控電路的驅(qū)動(dòng)控制相控電路的驅(qū)動(dòng)控制 為保證相控電路正常工作，很重要的是應(yīng)保證按觸發(fā)角a a的大 小在正確的時(shí)刻向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖。 晶閘管相控電路，習(xí)慣稱(chēng)為觸發(fā)電路。 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3.2 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 單結(jié)晶體管UJT 單結(jié)晶體管脈沖形成電路 用電位控制移相的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 單相

3、半控橋式整流電路 動(dòng)畫(huà)演 示 動(dòng)畫(huà)演 示 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3.3 晶體管觸發(fā)電路 大、中功率的變流器廣泛應(yīng)用的是晶體 管觸發(fā)電路，其中以同步信號(hào)為鋸齒波 的觸發(fā)電路應(yīng)用最多。 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3.3. 鋸齒波觸發(fā)電路 輸出可為雙窄脈沖（適用于有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通 的電路），也可為單窄脈沖。 三個(gè)基本環(huán)節(jié)：脈沖的形成與放大、鋸齒波的形成 和脈沖移相、同步環(huán)節(jié)。此外，還有強(qiáng)觸發(fā)和雙窄 脈沖形成環(huán)節(jié)。 圖2-54 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路 輸出脈沖波形 p85 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3.3. 鋸齒波觸發(fā)電路 1. 脈沖形成環(huán)節(jié)脈沖形成環(huán)節(jié) V4、V5 脈沖

4、形成 V7、V8 脈沖放大 控制電壓uco加在V4 基極上 圖3-54 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路 220 V36V + B TP +15 V A VS +15 V -15 V-15 VX Y 接封鎖信號(hào) R Q uts VD 1 VD 2 C 1 R2 R 4 TS V 2 R5 R8 R6 R7 R3 R9 R10 R11R12 R13 R14 R16 R15 R 18 R17 RP 1 uco up C 2 C 3 C 3 C 5 C 6 C 7 R1 RP 2 V 1 I1c V 3 V 4 V 6 V 5 V 7 V 8 VD 4 VD 10 VD 5 VD 6 VD 7 VD 9

5、VD 8 VD 15 VD 11VD14 脈沖前沿由V4導(dǎo)通時(shí)刻確定，脈沖寬度與反向充電回路時(shí)間 常數(shù)R11C3有關(guān)。 電路的觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器TP二次側(cè)輸出，其一次繞組接 在V8集電極電路中。 動(dòng)畫(huà) 演示 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3.3. 鋸齒波觸發(fā)電路 2. 鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié) 鋸齒波電壓形成的方案較多，如采用自舉式電 路、恒流源電路等；本電路采用恒流源電路。 恒流源電路方案恒流源電路方案，由V1、V2、V3和C2等元件組成 V1、VS、RP2和R3為一恒流源電路 圖3-54 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3.3.

6、鋸齒波觸發(fā)電路 3. 同步環(huán)節(jié)同步環(huán)節(jié) 同步同步要求觸發(fā)脈沖的頻率與主電路電源的頻率相 同且相位關(guān)系確定。 鋸齒波是由開(kāi)關(guān)V2管來(lái)控制的。 V2開(kāi)關(guān)的頻率就是鋸齒波的頻率鋸齒波的頻率由同步變壓器所接的交流 電壓決定。 V2由導(dǎo)通變截止期間產(chǎn)生鋸齒波鋸齒波起點(diǎn)鋸齒波起點(diǎn)基本就是同步 電壓由正變負(fù)的過(guò)零點(diǎn)。 V2截止?fàn)顟B(tài)持續(xù)的時(shí)間就是鋸齒波的寬度鋸齒波的寬度取決于充電時(shí)間 常數(shù)R1C1。 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3.3. 鋸齒波觸發(fā)電路 4. 雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)雙窄脈沖形成環(huán)節(jié) 內(nèi)雙脈沖電路 V5、V6構(gòu)成“或”門(mén) 當(dāng)V5、V6都導(dǎo)通時(shí)，V7、V8都截止，沒(méi)有脈沖輸出。 只要V5、V6有一個(gè)

7、截止，都會(huì)使V7、V8導(dǎo)通，有脈沖輸出。 第一個(gè)脈沖由本相觸發(fā)單元的uco對(duì)應(yīng)的控制角a a 產(chǎn)生。 隔60 的第二個(gè)脈沖是由滯后60 相位的后一相觸發(fā)單元產(chǎn)生 （通過(guò)通過(guò)V6）。 電路波 形分析 演示 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3.4. 集成觸發(fā)器 可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便。 晶閘管觸發(fā)電路的集成化已逐漸普及，已逐步取代分立式電 路。 KJ004 與分立元件的鋸齒波移相觸發(fā)電路相似,分為同步、鋸齒波形 成、移相、脈沖形成、脈沖分選及脈沖放大幾個(gè)環(huán)節(jié)。 圖3-14 KJ004電路原理圖 1112 16 1 15 1413943 5 7 8 R23 +15V+15V

8、+15V RP1R24 R2 R20 RP4 R5 R1R3R4R6R7R8 R12 R10R11R14 R19 R13 R25 R26 R27 R28 R20R22 R16 R17 R21 R18 R15 V3 V2 V1 V18 V19 V20 V4V5V6 V12 V13 V14 V15 V16 V9 V10 V11 V8 V7 V17 VS5 VS1 VS2 VS3 VS4 VS6 VS7 VS8 VS9 VD 1 VD 2 VD3 VD4VD5 VD6 VD 7 C1 C2 ubuco us 動(dòng)畫(huà)演 示 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3.4. 集成觸發(fā)器 Kj004集成觸發(fā)電路的各

9、點(diǎn)波形 P88，圖3.5 Kj004在單相橋式可控整流電路中的 應(yīng)用 P89，圖3.6 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3.4. 集成觸發(fā)器 完整的三相全控橋觸發(fā)電路完整的三相全控橋觸發(fā)電路 3個(gè)KJ004集成塊和1個(gè)KJ041集成塊，可形成六路雙脈沖， 再由六個(gè)晶體管進(jìn)行脈沖放大即可。 usa 1 2 3 4 5 6 7 11 10 9 14 13 12 8 16 15 1 2 3 4 5 6 7 11 10 9 14 13 12 8 16 15 KJ004 KJ004 -15 V +15 V 1 2 3 4 5 6 7 11 10 9 14 13 12 8 16 15 KJ004 RP 6

10、RP 3 (1 6 腳為 6路單脈沖輸入) 1 2 3 4 5 6 7 11 10 9 14 13 12 8 16 15 KJ 041 (1510 腳為 6路雙脈沖輸出) 至 VT 1 usb usc upuco R19 R13 R20 R14 R21 R15 R9 R3 R6 R18 R8 R2 R5 R17 R7 R1 R4 R16 R10R11 R12 C7 C4 C1 C8 C5 C2 C9 C6 C3 RP 4 RP 1 RP 5 RP 2 至 VT 2 至 VT 3 至 VT 4 至 VT 5 至 VT 6 圖3-57 三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)

11、室 3.4. 集成觸發(fā)器 KJ041內(nèi)部是由12個(gè)二極管構(gòu)成的6個(gè)或門(mén)。 也有廠家生產(chǎn)了將圖3-57全部電路集成的集 成塊，但目前應(yīng)用還不多。 外雙脈沖電路：P89圖3. 6 動(dòng)畫(huà)演 示 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3.5 數(shù)字觸發(fā)器 3.5.1 硬件構(gòu)成 的數(shù)字觸發(fā)器 (p91圖3.7) 3.5.2 微機(jī)數(shù)字 觸發(fā)器（p92 圖3.9） 模擬與數(shù)字觸發(fā)電路 以上觸發(fā)電路為模擬模擬的， 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠； 缺點(diǎn)：易受電網(wǎng)電壓影響，觸 發(fā)脈沖不對(duì)稱(chēng)度較高， 可達(dá) 34，精度低。 數(shù)字?jǐn)?shù)字觸發(fā)電路：脈沖對(duì)稱(chēng)度很 好，如基于8位單片機(jī)的數(shù)字觸 發(fā)器精度可達(dá)0.7 1.5 。 安徽師范大學(xué)智能

12、控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3.6 觸發(fā)電路的定相 觸發(fā)電路的定相觸發(fā)電路應(yīng)保證 每個(gè)晶閘管觸發(fā)脈沖與施加于晶閘管 的交流電壓保持固定、正確的相位關(guān) 系。 P95，圖3.12 觸發(fā)器定相結(jié)構(gòu)圖 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3.6 觸發(fā)電路的定相 觸發(fā)器的定相方法： 根據(jù)觸發(fā)器特性，分析觸發(fā)器輸出脈沖相對(duì)于它的同 步電壓相位關(guān)系，即找出觸發(fā)延遲角從0度到最大角 相對(duì)于同步電壓的相位區(qū)間。 根據(jù)主電路圖，以主電路中任一只晶閘管（一般以編 號(hào)為1）為例，分析晶閘管最小和最大觸發(fā)延時(shí)角向?qū)?于主電路交流電壓的相位區(qū)間。 確定主變壓器和同步變壓器的連接組以保證滿足上述 同步電壓與主電路交流電壓的相位差，確定其中

13、一只 觸發(fā)器的同步電壓及觸發(fā)器輸出，其余觸發(fā)器的同步 電壓可以類(lèi)推，以完成觸發(fā)器定相（三相變壓器的連 接組見(jiàn)圖3.13） 三相全控橋鋸齒波出發(fā)電路的定相（例3.1）p9596 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3.6 觸發(fā)電路的定相 措施：措施： 同步變壓器原邊接入為主電路供電的電網(wǎng)，保 證頻率一致。 觸發(fā)電路定相的關(guān)鍵是確定同步信號(hào)與晶閘管 陽(yáng)極電壓的關(guān)系。 O t t1 t 2 u a u b uc u2 u a - 三相全控橋中同步電壓與主電路電壓關(guān)系示意圖 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3.6 觸發(fā)電路的定相 變壓器接法：主電路整流變壓器為/y-11聯(lián)結(jié)，同 步變壓器為/y-11,5聯(lián)

14、結(jié)。 D,y 11 D,y 5-11 TR TS uAuBuC uaubuc- u sa - u sb - u sc - u sa - u sb - u sc U c U sc -U sa U b U sb -U sc -U sb U a U sa U AB 圖2-59 同步變壓器和整流變壓器的接法及矢量圖 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3.6 觸發(fā)電路的定相 表3-4 三相全控橋各晶閘管的同步電壓（采用圖2-59變壓器接法時(shí)） 晶閘管VT1VT2VT3VT4VT5VT6 主電路電壓+ua-uc+ub-ua+uc-ub 同步電壓-usa+usc-usb+usa-usc+usb 為防止電網(wǎng)電壓

15、波形畸變對(duì)觸發(fā)電路產(chǎn)生干擾，可對(duì)同 步電壓進(jìn)行R-C濾波，當(dāng)R-C濾波器滯后角為60時(shí)，同 步電壓選取結(jié)果如表2-5所示。 表3-5 三相橋各晶閘管的同步電壓（有R-C濾波滯后60） 晶閘管VT1VT2VT3VT4VT5VT6 主電路電壓+ua-uc+ub-ua+uc-ub 同步電壓+usb-usa+usc-usb+usa-usc 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 3小結(jié)：小結(jié)： 用于晶閘管可控整流電路等相控電路的驅(qū) 動(dòng)控制，即晶閘管的觸發(fā)電路。重點(diǎn)熟悉 鋸齒波移相的觸發(fā)電路的原理，了解集成 觸發(fā)芯片及其組成的三相橋式全控整流電 路的觸發(fā)電路，建立同步的概念，掌握同 步電壓信號(hào)的選取方法。 安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 小結(jié)小結(jié)思考題：思考題： 概念：概念： 門(mén)極信號(hào)的種類(lèi)門(mén)極信號(hào)的種類(lèi) 對(duì)門(mén)極信號(hào)的要求對(duì)門(mén)極信號(hào)的要求 門(mén)極觸發(fā)電路