第三章門極觸發(fā)電路2008

1、第三章 門極觸發(fā)電路 直流信號(hào) 交流信號(hào) 脈沖信號(hào)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 不超過門極電壓、電流定額，且在可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi) 應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離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，通過控制觸發(fā)角a a的大小即

2、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)慣稱為觸發(fā)電路。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 單相半控橋式整流電路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。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

3、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p853.3. 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+BTP+15 VAVS+15 V-15 V-15 VX Y接封鎖信號(hào)RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V

4、1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11VD14 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)畫演示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3.3. 鋸齒波觸發(fā)電路3. 同步環(huán)

5、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。鋸齒波是由開關(guān)V2管來(lái)控制的。 V2開關(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。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 當(dāng)V5、V6都導(dǎo)通時(shí)，V7、V8都截止，沒有脈沖輸出。 只要V5、V6有一個(gè)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)

6、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（通過通過V6）。3.4. 集成觸發(fā)器v 可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便。v 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1112161151413943578R23+15 V+15 V+15 VRP1R24R2R20RP4R5R1R3R4R6R7R8R12R10R11R14R19R13R25R26R27R28R20R22R16R17R21

7、R18R15V3V2V1V18V19V20V4V5V6V12V13V14V15V16V9V10V11V8V7V17VS5VS1VS2VS3VS4VS6VS7VS8VS9VD1VD2VD3VD4VD5VD6VD7C1C2ubucous3.4. 集成觸發(fā)器 Kj004集成觸發(fā)電路的各點(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3.63.4. 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。 usa1234567111091413128161512345671

8、110914131281615KJ004KJ004-15 V+15 V12345671110914131281615KJ004RP6RP3(1 6 腳為 6路單脈沖輸入)12345671110914131281615KJ 041(1510 腳為 6路雙脈沖輸出)至 VT1usbuscupucoR19R13R20R14R21R15R9R3R6R18R8R2R5R17R7R1R4R16R10R11R12C7C4C1C8C5C2C9C6C3RP4RP1RP5RP2至 VT2至 VT3至 VT4至 VT5至 VT6圖3-57 三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路 3.4. 集成觸發(fā)器 KJ041內(nèi)部是由1

9、2個(gè)二極管構(gòu)成的6個(gè)或門。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. 63.5 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 。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

10、.12 觸發(fā)器定相結(jié)構(gòu)圖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)τ谥麟娐方涣麟妷旱南辔粎^(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推，以完成觸發(fā)器定相（三相變壓器的連接組見圖3.13） 三相全控橋鋸齒波出發(fā)電路的定相（例3.1）p95963.6 觸發(fā)電路的定相 措施：措

11、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。Ott1t2uaubucu2ua-三相全控橋中同步電壓與主電路電壓關(guān)系示意圖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)結(jié)。D,y 11D,y 5-11TRTSuAuBuCuaubuc- usa- usb- usc- usa- usb- uscUcUsc-UsaUbUsb-Usc-UsbUaUsaUAB 圖2-59 同步變壓器和整流變壓器的接法及矢量圖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

12、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-usc3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。小結(jié)小結(jié)思考題：思考題：概念：概念： 門極信號(hào)的種類門極信號(hào)的種類 對(duì)門極信號(hào)的要求對(duì)門極信號(hào)的要求 門極觸發(fā)電路的構(gòu)成門極觸發(fā)電路的構(gòu)成 觸發(fā)器的定相觸發(fā)器的定相集成觸發(fā)器的應(yīng)用集成觸發(fā)器的