基于MATLAB的晶閘管觸發(fā)電路

1、-. z基于MATLAB的晶閘管觸發(fā)電路一、觸發(fā)電路晶閘管相控電路，習(xí)慣稱為觸發(fā)電路，即通過控制觸發(fā)角a的大小控制觸發(fā)脈沖起始相位來控制輸出電壓的大小。在晶閘管裝置中，觸發(fā)電路的根本作用是在確定的時刻向?qū)?yīng)的晶閘管提供控制極電流使其導(dǎo)通。觸發(fā)信號可以是交流，直流或脈沖，但觸發(fā)信號只能在它使控制極為正，陰極為負(fù)時起作用。由于晶閘管在觸發(fā)導(dǎo)通后控制極就失去控制作用，為減少控制極損耗，一般采用脈沖形式相控整流電路的觸發(fā)裝置在各種相控變流電路中，晶閘管觸發(fā)脈沖的前沿對應(yīng)的控制角是以晶閘管的自然換相點為計量起點的角度。自然換相點則決定于加在晶閘管兩端的交流電源電壓。因此，為保證正確的相位關(guān)系，實現(xiàn)同步觸

2、發(fā)控制，在觸發(fā)電路中必須引入與電網(wǎng)電壓嚴(yán)格同步的基準(zhǔn)信號，成為同步信號。主電路電源電壓經(jīng)同步變壓器降壓，再經(jīng)阻容移相，便可獲得符合要求的同步信號。為了保證整流電路按正常規(guī)律工作，相控觸發(fā)電路必須滿足以下要求： 1、觸發(fā)信號要有足夠的功率為使晶閘管可靠觸發(fā)，觸發(fā)電路提供的觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流必須大于晶閘管產(chǎn)品參數(shù)提供的門極觸發(fā)電壓與觸發(fā)電流值，即必須保證具有足夠的觸發(fā)功率，同時要求脈沖功率不超過允許瞬時最大功率限制線和平均功率限制線，以防止因門極過熱而造成元件損壞。 2、觸發(fā)脈沖必須與主回路電源電壓保持同步為了保證電路的品質(zhì)及可靠性，要求晶閘管在每個周期都在一樣的相位上觸發(fā)。因此，晶閘管的觸發(fā)電壓

3、必須與其主回路的電源電壓保持*種固定的相位關(guān)系，即實現(xiàn)同步。實現(xiàn)同步的方法通常是選擇觸發(fā)電路的同步電壓，使其與晶閘管主電路電壓之間滿足一定的相位關(guān)系。 3、觸發(fā)脈沖要有一定的寬度，前沿要陡為使被觸發(fā)的晶閘管能保持住導(dǎo)通狀態(tài)，晶閘管的陽極電流在觸發(fā)脈沖消失前必須到達(dá)擎住電流，因此，要求觸發(fā)脈沖應(yīng)具有一定的寬度，不能過窄。特別是當(dāng)負(fù)載為電感性負(fù)載時，因其中電流不能突變，更需要較寬的觸發(fā)脈沖，才可使元件可靠導(dǎo)通。橋式全控整流電路采用單脈沖觸發(fā)時，脈寬應(yīng)為60120，而采用雙脈沖時，脈寬取10即可，最后可通過實驗決定。對較寬的脈沖信號，也可采用脈沖序列的形式代替。 4、觸發(fā)電路的觸發(fā)信號必須在晶閘管的

4、門極伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)，以保證變流裝置的主電路元件的互換性，且觸發(fā)脈沖應(yīng)保證變流電路的對稱性。相控觸發(fā)電路應(yīng)采取電磁兼容的技術(shù)措施，防止因各方面的電磁干擾而出現(xiàn)失控。5、觸發(fā)脈沖的移相圍應(yīng)能滿足主電路的要求觸發(fā)脈沖的移相圍與主電路的型式、負(fù)載性質(zhì)及變流裝置的用途有關(guān)。常用的觸發(fā)脈沖信號如圖1：圖1 幾種常見的觸發(fā)脈沖信號電壓波形為正弦波觸發(fā)脈沖信號。前沿不陡，觸發(fā)準(zhǔn)確性差，僅用在觸發(fā)要求不高的場合；尖脈沖。生成較容易，電路簡單，也用于觸發(fā)要求不高的場合；矩形脈沖。強觸發(fā)脈沖。前沿陡，寬度可變，有強觸發(fā)功能，適用于大功率場合；雙窄脈沖。有強觸發(fā)功能，變壓器耦合效率高，用于控制精度較高，感性負(fù)載

5、的裝置；脈沖序列。具有雙窄脈沖的有點，應(yīng)用廣泛。除以上要求外，還要求觸發(fā)電路具有動態(tài)響應(yīng)快，抗干擾能力強，溫度穩(wěn)定性好等性能。脈沖電路與晶閘管的連接方式 1、直接連接：操作不平安，主電路干擾觸發(fā)電路，主要用于實驗。 2、光耦合器連接：輸入和輸出之間電隔離，絕緣性能好，抗干擾能力強。 3、脈沖變壓器耦合器連接：有良好的電氣絕緣。直接連接光耦合器連接脈沖變壓器耦合器連接圖2 脈沖電路與晶閘管的連接方式四、單相可控整流電路的觸發(fā)電路 1.為滿足相控整流電路觸發(fā)脈沖的根本要求和單相可控整流電路自身的特點，設(shè)計了單相觸發(fā)電路，如圖3：圖3 單相觸發(fā)電路原理：在單相觸發(fā)電路中，輸入1為控制角的給定值，輸入

6、2為電源電壓的同步信號輸入端。由于整流電路中同一橋臂上下兩個晶閘管元件的控制脈沖互差180，因而只需將其對應(yīng)的上橋臂的同步電壓信號反向作為下橋臂的同步信號。輸入信號乘以-1后即可作為互差180的下橋臂的同步信號。模塊Mu*的作用是將兩路信號合并為一個信號列，而每個信號都具有相對獨立性。對于每一個信號，當(dāng)其由負(fù)過零變正時，模塊Hit Crossing便會產(chǎn)生一個正向脈沖，即電網(wǎng)電壓的同步脈沖。此脈沖一方面作用于積分器的同步輸入端，產(chǎn)生積分同步信號，使其開場積分。另一方面，它將轉(zhuǎn)化成布爾類型的量后作用于RS觸發(fā)器的復(fù)位端R。假設(shè)其置位端S=Q使其輸出Q=0，該信號經(jīng)過非運算后傳遞到積分器1為輸出脈

7、沖做準(zhǔn)備。由于積分器的積分斜率為電源的頻率，在每個周期，其積分值為Freq*T=1,而每個周期對應(yīng)360電角度，每一度對應(yīng)積分值為1/360。因而當(dāng)要求在a度觸發(fā)晶閘管時，只需要等到a個1/360時輸出觸發(fā)脈沖即可。模塊Relational Operator1將給定的觸發(fā)角轉(zhuǎn)變?yōu)榉e分值與模塊Integrator輸出相比擬，來產(chǎn)生觸發(fā)晶閘管的時刻。當(dāng)?shù)竭_(dá)a角度時，模塊Relational Operator1輸出1，轉(zhuǎn)化為布爾類型的量后作用于Logical Operator模塊，由于其另一個輸入端同步信號到來時便已經(jīng)為1，所以此時該模塊輸出由0變?yōu)?，產(chǎn)生一個上升沿，使積分器Integrator1

8、開場積分，其輸出信號與給定脈沖寬度相比擬后，產(chǎn)生晶閘管的觸發(fā)脈沖。由于模塊Integrator1的積分斜率也為電源頻率，與上述原理相似，假設(shè)要控制輸出脈沖的寬度，只需令模塊Integrator1的輸出小于*值時有脈沖即可。輸入3的作用是用于控制脈沖的輸出。當(dāng)其輸入為非零時，脈沖被封鎖。反之，則允許觸發(fā)脈沖輸出。另一方面，模塊Logical Operator1的輸出經(jīng)模塊Memory送入RS觸發(fā)器。當(dāng)其為高電平時，其Q輸出端輸出1，為下次觸發(fā)脈沖做準(zhǔn)備。Memory的作用就是為了防止當(dāng)同步脈沖與觸發(fā)脈沖同時到來時，將觸發(fā)信號向后稍微延遲極小的一段時間，避開同步脈沖，這樣既為Integrator1產(chǎn)生積分同步信號，又能為下次以做準(zhǔn)備。由于輸出信號為布爾型變量，不能直接驅(qū)動晶閘管，故應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為雙精度變量。這樣就是單相可控整流電路所需的脈沖觸發(fā)電路。3.觸發(fā)脈沖調(diào)節(jié)電角度和調(diào)節(jié)脈寬時輸出波形的仿真結(jié)果：1調(diào)節(jié)電角度時的脈沖信號波形脈寬為20：a=30時：圖5 a=30脈寬為20a=60：圖6 a=60脈寬為20a=90：圖7 a=90脈寬為202調(diào)節(jié)脈寬a=90：脈寬為20：圖8 脈寬為20 a=90脈寬為50：圖9