第三章晶閘管的觸發(fā)電路

1、第三章晶閘管的觸發(fā)電路學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 能根據(jù)晶閘管主電路的特點(diǎn)選擇合適的觸發(fā) 電路，并能進(jìn)行正確地連接與調(diào)試。2. 熟悉幾種常用觸發(fā)電路的組成和工作原理。能用示波器測(cè)試觸發(fā)電路關(guān)鍵點(diǎn)的波形，根 據(jù)現(xiàn)象能夠排除觸發(fā)電路的故障。電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)常見(jiàn)的觸發(fā)脈沖電壓波形3-1常見(jiàn)的觸發(fā)脈沖電壓波形R正弦波b）尖脈沖c）方脈沖d）強(qiáng)觸發(fā)脈沖70、90。一*I l-3kHz |e)e)脈沖列電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)第_節(jié)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)、單結(jié)晶體管發(fā)射極N型硅b2b2第二基極歐姆接觸 陶瓷/bi第一基極a)VD6bb)c)6 bd)電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)圖3-2單結(jié)晶體管

2、d）外形及管腳R結(jié)構(gòu)示意b）等效電路c）圖形符號(hào)用萬(wàn)用表來(lái)判別單結(jié)晶體管的好壞：選擇斤X lk電阻擋進(jìn)行測(cè)量，若某個(gè)電 極與另外兩個(gè)電極的正向電阻小于反向電阻，則該電極為發(fā)射極e,接著測(cè)量另 外兩個(gè)電極的正反向電阻值應(yīng)該相等。單結(jié)晶體管的伏安特性02ebib20UbbRrpUcbia)f二、單結(jié)晶體管自激振蕩電路RenC ZZ|/?2 b2【圖3-4所示。03-4單結(jié)晶體管自激振蕩電路及波形利用單結(jié)晶體管的負(fù)阻特性和應(yīng)電路的充放電特性，可 以組成單結(jié)舌滿足電路振蕩的傀的取值范圍為為了防止心取值過(guò)小電路不能振蕩，一般取一固定電阻廠 與另一可調(diào)電阻心串聯(lián)，以調(diào)整到滿足振蕩條件的合適頻率。 若忽略電

3、容C放電時(shí)間，電路的自激振蕩頻率近似為電力電子技術(shù)具有同步環(huán)節(jié)的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路cotcotb)圖3-5單結(jié)晶體管同步觸發(fā)電路電力電子技術(shù)圖3-5是加了同步環(huán)節(jié)的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，主電 路為單相半波整流電路。要求圖中VT在每個(gè)周期內(nèi)以同 樣的觸發(fā)延遲角a被觸發(fā)導(dǎo)通，即觸發(fā)脈沖必須在電源電ea壓每次過(guò)零后滯后a角出現(xiàn)。為了使觸發(fā)脈沖與電源電壓 的相位配合需要同步，我們采用一個(gè)同步變壓器，它的 一次側(cè)接主電路電源，二次側(cè)經(jīng)二極管半波整流、穩(wěn)壓 削波后得梯形波，作為觸發(fā)電路電源，也作為同步信號(hào)。 當(dāng)主電路電壓過(guò)零時(shí)，觸發(fā)電路的同步電壓也過(guò)零，單 結(jié)晶體管的仏電壓也降為零，使電容皈電到零，保證了

4、下一個(gè)周期電容炭零開(kāi)始充電，起到了同步作用。從圖 3-5b可以看出，每周期中電容曲充放電不止一次，晶閘 管由第一個(gè)脈沖觸發(fā)導(dǎo)通，后面的脈沖不起作用。改變尺 的大小，可改變電容充電速度，也就改變了第一個(gè)脈沖 出現(xiàn)的角度，達(dá)到調(diào)節(jié)a角的目的。實(shí)際應(yīng)用中，常用晶體管V代替可調(diào)電阻器心，以便實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)移相，同時(shí)脈沖的輸出一般通過(guò)脈沖變壓器TP,以 實(shí)現(xiàn)觸發(fā)電路與主電路的電氣隔離，如圖3-6所示。圖3-6帶輸出脈沖變壓器的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路第二節(jié) 同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路、鋸齒波同步觸發(fā)電路組成圖3-7為鋸齒波同步觸發(fā)電路，該電路由以下 成及脈沖移相環(huán)節(jié)。脈沖形成、放大和輸出環(huán) 節(jié)。雙脈沖形成環(huán)節(jié)。強(qiáng)

5、觸發(fā)環(huán)節(jié)。五個(gè)基本環(huán)節(jié)組成：同步環(huán)節(jié)。鋸齒波形電力電子技術(shù)+ 15VRV92S箒VDivd2V2VD|i VD220VR9 |+C6也15 W (V5強(qiáng)觸發(fā)電源VD10七 +15Vvd9鳳GTVD3立V6vd4尺9心0門(mén)4 7VDUc（控制電圧）_5RP2（IO）XY -15V 接封鎖信號(hào) （去前相） （來(lái)自后相） 鋸齒波形成.同步移相控制環(huán)節(jié)_-脈沖形成、整形放大、輸出環(huán)節(jié)圖3-7同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路電力電子技術(shù)各各點(diǎn)電壓波形三、雙脈沖形成環(huán)節(jié)對(duì)于三相全控橋電路，電源三相U、V、W為正相序6只晶閘管的觸發(fā)順序?yàn)閂TVTVT3-VT4-VTs-VT6彼此間隔60 ,為了得到雙 脈沖，6塊

6、觸發(fā)板的X、Y可按圖39所示方式連接，即后 相的X端與前相的Y端相連。pgi 血ICF2CF3CF4CF5CF6CFX |y|x 1YY|x Iy |x 1圖3-9實(shí)現(xiàn)雙脈沖連接的示意圖第三節(jié)集成觸發(fā)電路、KC04、KC41C組成的三相集成觸發(fā)電路如圖3-10所示，由三塊KC04與一塊KC41C外加少 量分立元器件，可以組成三相全控橋的集成觸發(fā)電 路，它比分立元器件電路要簡(jiǎn)單得多。電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)3DK6 島rzs r齊 o68kCo 十nKC04uA51 41 f31KC41C1121U3JL2JW65T2a14亠同步過(guò)零 和極性檢一測(cè)電路同步過(guò)零 和極件檢一測(cè)電路同步過(guò)零和極性檢測(cè)

7、電路鋸齒波形成電路鋸齒波形成電路抗干擾鎖宦電路脈沖形成電路脈沖分配及驅(qū)動(dòng)電路12II10987鋸齒減形成電路15 o圖3-13 MC787和MC788內(nèi)部電路的結(jié)構(gòu)框圖集成塊由同步過(guò)零電路和極性檢測(cè)電路、鋸齒波形成電路、比較電路、抗干擾鎖定電路、 調(diào)制脈沖發(fā)生器、脈沖形成電路、脈沖分配及 驅(qū)動(dòng)電路組成。電路采用單電源供電，同步電壓的零點(diǎn)設(shè)計(jì)在1/2電源 電壓處。三相同步電壓信號(hào)經(jīng)T形網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入過(guò)零檢測(cè)和極性判別電路，檢測(cè)出零點(diǎn)和極性后，在鋸齒波形成電路的G、鋸齒波。鋸齒波形成電路由于采用集中式恒流： 相對(duì)誤差很小，具有 良好的線性度和一致性。因此要求選取的積分電容的相對(duì)誤差也應(yīng)較小。鋸齒波在比較

8、器中與移相電壓比較取得交點(diǎn)，移相電壓由腳4通過(guò)電位 器調(diào)節(jié)或由外電路控制得到。移相電壓為正極性，當(dāng)移相電壓增加時(shí)， 輸出觸發(fā)延遲角增大。移相電壓的調(diào)整范圍可按積分電容的大小，在0 15V間選取。表3-2 MC787和旳的極限參數(shù)和推薦的工作條件攝丈絕對(duì)額定佰推薦工作條件電源電壓Cno0.518電源電壓陽(yáng)0818V輸入電壓抵同步輸入電壓環(huán)g工作溫度_4085弋控制端輸入電壓杲犬功耗300 mW同步信號(hào)頻率/IO-IOOOHi存儲(chǔ)溫度一65 15(TC杲佳工作溫度T25B5 乜電力電子技術(shù)用MC787和MC788組成的三相觸發(fā)電路原理圖使用時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題1）同步電壓的零點(diǎn)取在1/2電源電壓處，

9、所以，同步 信號(hào)的“地”若與電路共地，電路的同步信號(hào)輸入端需用 電阻進(jìn)行1/2分壓，然后將同步信號(hào)用電容耦合到輸入端; 1 / 2分壓精度將影響同步信號(hào)的零點(diǎn)，應(yīng)選用相對(duì)誤差小 于2%的電阻。此外同步信號(hào)的峰值不應(yīng)超過(guò)電源電壓數(shù)值。2）電容的相對(duì)誤差應(yīng)小于5%,當(dāng)頻率為50Hz時(shí)，電容可取0.15P F左右，當(dāng)頻率較高時(shí)，為保證電容積分幅值，電容應(yīng)減小o3）電路的半控/全控控制端，使用時(shí)不要懸空。4）MC787 / MC788可方便地用于普通晶閘管、雙向晶閘管、 門(mén)極關(guān)斷晶閘管、非對(duì)稱晶閘管的電力電子設(shè)備中作移相 觸發(fā)脈沖形成電路。改變冬 它還可用于GTR、電力MOSFET、 IGBT或MCT

10、的電力電子設(shè)備申。第四節(jié)數(shù)字觸發(fā)電路II圖3-15微機(jī)控制數(shù)字觸發(fā)系統(tǒng)框圖一、系統(tǒng)工作原理MCS-51系列8031單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)16位可編 程定時(shí)器計(jì)數(shù)器T。、，若將其設(shè)置為定時(shí)器方式 1,即16位對(duì)機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)。首先將初值裝入 TL（低8位）及TH（高8位），啟動(dòng)定時(shí)器即開(kāi)始從初值加1計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值溢出時(shí)，向CPU發(fā)出中斷申 請(qǐng)，CPU響應(yīng)后執(zhí)行相應(yīng)的中斷程序。在中斷程序 中讓單片機(jī)發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，因此改變計(jì)數(shù)器的初 值，就可改變定時(shí)長(zhǎng)短。電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)uV wVT| VT3 VT5vt4 Vh vt2圖3-16三相全控橋電路及觸發(fā)脈沖同步電壓信號(hào) llNTo“10啟動(dòng)叱杠0計(jì)

11、頑發(fā)6、1號(hào)觸發(fā)脈沖 2啟動(dòng)Ti| T計(jì)両發(fā)1、2號(hào)觸發(fā)脈沖 (3，啟動(dòng)Tm計(jì)両發(fā)2、3號(hào)觸發(fā)脈沖 血一 |,啟動(dòng)T1計(jì)苗 發(fā)3、4號(hào)觸發(fā)脈沖 /5中,啟動(dòng)T卄1計(jì)兩發(fā)4、5號(hào)觸發(fā)脈沖 心一啟動(dòng)*|廿計(jì)時(shí)到發(fā)5、6號(hào)觸發(fā)脈沖圖3-17輸出脈沖程序流程圖電力電子技術(shù)電路工作時(shí)，設(shè)d為觸發(fā)延遲角，即第一對(duì)脈 沖距離同步參考點(diǎn)的電角度，后面每隔60發(fā)一 對(duì)脈沖，共發(fā)6對(duì)。各脈沖位置與時(shí)間關(guān)系如圖3- 16b所示，設(shè)扌方nFal+SD 方60式中g(shù)勺對(duì)應(yīng)的時(shí)間；n觸發(fā)脈沖序號(hào)，n =1、2、3、4、5、6 tn第於脈沖對(duì)應(yīng)的時(shí)間； 方6060所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。電力電子技術(shù)微機(jī)觸發(fā)系統(tǒng)的硬件設(shè)置圖3-18系

12、統(tǒng)硬件配置框圖電力電子技術(shù)第五節(jié) 觸發(fā)電路與主電路電壓的同步所謂同步，是指把一個(gè)與主電路晶閘管所 受電源電壓保持合適相位關(guān)系的電壓提供給觸 發(fā)電路，使得觸發(fā)脈沖的相位出現(xiàn)在被觸發(fā)晶 閘管承受正向電壓的區(qū)間，確保主電路各晶閘 管在每一個(gè)周期中按相同的順序和觸發(fā)延遲角 被觸發(fā)導(dǎo)通。我們將提供給觸發(fā)電路合適相位 的電壓稱為同步信號(hào)電壓，正確選擇同步信號(hào) 電壓與晶閘管主電壓的相位關(guān)系稱為同步或定 相。、實(shí)現(xiàn)同步的方法觸發(fā)電路要與主電路電壓取得同步，首先 二者應(yīng)由同一電網(wǎng)供電，保證電源頻率一致； 其次要根據(jù)主電路的型式選擇合適的觸發(fā)電路; 最后依據(jù)整流變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)、主電路 線路型式、負(fù)載性質(zhì)確定觸

13、發(fā)電路的同步電壓, 并通過(guò)同步變壓器的正確連接加以實(shí)現(xiàn)O由于同步變壓器二次電壓要分別接到各單元觸發(fā)電路，而一套主電路的各單元觸發(fā)裝置 一般有公共“接地”端點(diǎn)，所以，同步變壓器 的二次只能是星形聯(lián)結(jié)。二、定相舉例例三相橋式全控電路如圖3-19a所示，直流電動(dòng) 機(jī)負(fù)載，要求可逆運(yùn)行，整流變壓器TR為D, yl聯(lián)結(jié) 組標(biāo)號(hào)，采用圖3-7所示鋸齒波觸發(fā)電路。鋸齒波的齒 寬為240。,考慮鋸齒波起始段的非線性，故留出60 余量。電路要求的移相范圍是30150。試按簡(jiǎn)化 相量圖的方法來(lái)確定同步變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)及變壓 器繞組聯(lián)結(jié)方法。解 選擇以某一只晶閘管的同步定相為例（如以VT 管），其余五管可根據(jù)相位關(guān)系依次確定。具體步驟 如下：1. 確定管的同步電壓與主電路電壓的相位關(guān)系2. 確定同步變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)確定同步電壓與各觸發(fā)電路的連線電力電子技術(shù)/D.yn7TSwsVs(-u)Oyn】a)Usu/-1CF 3CF-5CE6CF 二O移相E50cot（同步信號(hào)電壓）sia)t本章小結(jié)I |=H晶閘管的導(dǎo)通控制信號(hào)由觸發(fā)電路提供，觸發(fā)電路的 類型按組成器件分為：?jiǎn)谓Y(jié)晶