電力電子ch觸發(fā)電路

1、第五章 晶閘管的觸發(fā)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 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：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 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。 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。5.1 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路對(duì)于觸發(fā)電路通常有如下要求： 觸發(fā)電路輸出的脈沖必須具有足夠的功率觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的主電壓保持同步觸發(fā)脈沖能滿足主電路移相范圍的要求觸發(fā)脈沖要具有

2、一定的寬度，前沿要陡正弦波尖脈沖方脈沖強(qiáng)觸發(fā)脈沖脈沖序列觸發(fā)電路通常以組成的主要元件名稱分類(lèi)，可分為：?jiǎn)谓Y(jié)晶體管觸發(fā)電路、晶體管觸發(fā)電路、集成電路觸發(fā)器、計(jì)算機(jī)控制數(shù)字觸發(fā)電路等。 常見(jiàn)的觸發(fā)脈沖電壓波形如下：一、單結(jié)晶體管 單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)、圖形符號(hào)及等效電路如圖所示。 (a)結(jié)構(gòu)示意 (b)等效電路 (c)圖形符號(hào) (d)外形及管腳 UeUA ：PN結(jié)反偏置， 只有很小的反向漏電流 Ue= UA ：Ie， 特性曲線與橫坐標(biāo)交點(diǎn)處 Ue 上升 ：UeUPUbbUD ，單結(jié)晶體管導(dǎo)通，該轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為峰點(diǎn)P 分壓比IP(a)單結(jié)晶體管實(shí)驗(yàn)電路 (b)單結(jié)晶體管伏安特性截止區(qū)（ap段）Ue UP：I

3、e增大 ，rb1急劇下降 ，UA達(dá)到最小， Ue也最小 ，達(dá)到谷點(diǎn)V負(fù)阻區(qū)（PV段）達(dá)到UV后，單結(jié)晶體管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài) 飽和區(qū)（VN段） (a)單結(jié)晶體管實(shí)驗(yàn)電路 (b)單結(jié)晶體管伏安特性二、單結(jié)晶體管自激振蕩電路 1. 電源接通：E通過(guò)Re對(duì)C充電，時(shí)間常數(shù)為ReC2. Uc增大，達(dá)到 UP ，單結(jié)晶體管導(dǎo)通，C通過(guò)R1放電3. Uc減少，達(dá)到Uv，單結(jié)晶體管截止，R1 下降，接近于零4. 重復(fù)充放電過(guò)程Re的值不能太大或太小，滿足電路振蕩的Re的取值范圍 為了防止Re取值過(guò)小電路不能振蕩，一般取一固定電阻r與另一可調(diào)電阻Re串聯(lián)，以調(diào)整到滿足振蕩條件的合適頻率。若忽略電容C放電時(shí)間，電

4、路的自激振蕩頻率近似為： 電路中R1上的脈沖電壓寬度取決于電容放電時(shí)間常數(shù)。R2是溫度補(bǔ)償電阻，作用是保持振蕩頻率的穩(wěn)定。 三、具有同步環(huán)節(jié)的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 同步電壓形成環(huán)節(jié)脈沖移相環(huán)節(jié)脈沖形成及輸出環(huán)節(jié)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路簡(jiǎn)單，輸出功率較小，脈沖較窄，雖加有溫度補(bǔ)償，但對(duì)于大范圍的溫度變化時(shí)仍會(huì)出現(xiàn)誤差，控制線性度不好。參數(shù)差異較大，對(duì)于多相電路的觸發(fā)時(shí)不易一致。因此單結(jié)晶體管觸發(fā)電路只用于控制精度要求不高的單相晶閘管系統(tǒng) 。5.2 同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路組成環(huán)節(jié)同步環(huán)節(jié)鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)脈沖形成、放大和輸出環(huán)節(jié)雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)強(qiáng)觸發(fā)及脈沖封鎖環(huán)節(jié)1. 同步環(huán)節(jié)電源負(fù)半周下降段

5、：VD1開(kāi)通C1充電V2截止1. 同步環(huán)節(jié)電源負(fù)半周上升段：VD1截止C1反向充電，電壓升高V2開(kāi)通當(dāng)C1電壓上升至+1.4V時(shí)：V2截止結(jié)論2：V2處于截止?fàn)顟B(tài)的時(shí)間決定鋸齒波的寬度！第一段：電源負(fù)半周下降段第二段：電源負(fù)半周上升段至1.4V無(wú)法改變！+15V通過(guò)R1向C1充電改變R1C1，可改變V2截止時(shí)間，進(jìn)而改變鋸齒波的寬度！結(jié)論4：鋸齒波的寬度由R1C1來(lái)決定！1. 同步環(huán)節(jié)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。鋸齒波由開(kāi)關(guān)V2管來(lái)控制： V2開(kāi)關(guān)的頻率就是鋸齒波的頻率：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)基本就是同步電

6、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：取決于充電時(shí)間常數(shù)R1C1。2. 鋸齒波的形成環(huán)節(jié)恒流源電路2. 鋸齒波的形成環(huán)節(jié)V2截止時(shí)C2由I1c充電C2電壓線性增加調(diào)節(jié)RP2，改變I1c，改變電壓上升率結(jié)論1：RP2用來(lái)調(diào)節(jié)鋸齒波的斜率結(jié)論2：V2處于截止?fàn)顟B(tài)的時(shí)間決定鋸齒波的寬度！2. 鋸齒波的形成環(huán)節(jié)V2導(dǎo)通時(shí)C2通過(guò)R4-V2放電由于R4阻值較小，放電速度很快！即：V2周期性開(kāi)通關(guān)斷時(shí)，V3基極得到的是鋸齒波的電壓。V3為射極跟隨器，用于減少控制回路的電流對(duì)鋸齒波電壓V3基極電位的影響結(jié)論3：V2周期性開(kāi)通關(guān)斷時(shí)，V3發(fā)射極得到的是鋸齒波的電壓！3. 脈沖移相環(huán)節(jié)V

7、4基極電壓是三個(gè)電壓的疊加：1.鋸齒波電壓：Ue32.移相控制電壓Uco3.直流偏移電壓Up3. 脈沖移相環(huán)節(jié)根據(jù)疊加定理求解V4基極電位： (1) Ue3獨(dú)立作用在V4基極產(chǎn)生電壓Uh(2) Uco獨(dú)立作用在V4基極產(chǎn)生電壓Uco(3) Up獨(dú)立作用在V4基極產(chǎn)生電壓UpV4基極電位： Uh+Uco+Up3. 脈沖移相環(huán)節(jié)根據(jù)疊加定理求解V4基極電位： (1) Ue3獨(dú)立作用在V4基極產(chǎn)生電壓Uh3. 脈沖移相環(huán)節(jié)根據(jù)疊加定理求解V4基極電位： (2) Uco獨(dú)立作用在V4基極產(chǎn)生電壓Uco(3) Up獨(dú)立作用在V4基極產(chǎn)生電壓Up3. 脈沖移相環(huán)節(jié)Uh+Uco+UpUh+UpUco0VV4

8、基極電位： 當(dāng)V4基極電壓Ub40.7V時(shí)，V4開(kāi)通，輸出脈沖； 當(dāng)改變控制電壓Uco時(shí)，改變了V4開(kāi)通時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)移相！3. 脈沖移相環(huán)節(jié)Uh+Uco+UpUh+UpUco0V加入U(xiǎn)p的作用： 通過(guò)改變Up，確定Uco=0時(shí)，觸發(fā)脈沖的初始相位！觸發(fā)角變化范圍： 090180 考慮到最小觸發(fā)角和最小逆變角的限制：變化范圍： 3090150 ，即為120 變化范圍。 由于鋸齒兩端的非線性，一般要求鋸齒波寬度大于180 ，通常為240 。3. 脈沖移相環(huán)節(jié)Uh+Uco+UpUh+UpUco0V通常，令Uco=0，調(diào)節(jié)Up，使得鋸齒波與橫軸的交點(diǎn)為240 的中央，對(duì)應(yīng)于=90。=90Uco0時(shí)：交點(diǎn)

9、前移，脈沖提前，0時(shí)：交點(diǎn)前移，脈沖提前，90；Uco90。4. 脈沖形成、放大和輸出環(huán)節(jié)Ub4=0V4截止V5開(kāi)通V6開(kāi)通V5集電極電位：-15V+（0.7V+0.3V+0.3V）= -13.7VV7截止V8截止無(wú)脈沖輸出V5基極電位：-15V+（0.7V+0.3V+0.7V）= -13.3V+15VUc3=15V-（-13.3V）=28.3V4. 脈沖形成、放大和輸出環(huán)節(jié)Ub4=0.7VV4導(dǎo)通V5截止V7導(dǎo)通V8導(dǎo)通脈沖輸出C3電壓不能突變，V5基極：1V-28.3V= -27.3VA點(diǎn)電位：0.3V+0.7V=1VV5集電極：0.7V+0.7V+0.7V=2.1VV6截止4. 脈沖形成

10、、放大和輸出環(huán)節(jié)Uco=0.7VV4導(dǎo)通V5截止V7導(dǎo)通V8導(dǎo)通脈沖輸出C3通過(guò)圖示支路放電和反向充電當(dāng)V5基極電壓大于-13.3V時(shí)，V5重新開(kāi)通（重復(fù)）V6截止4. 脈沖形成、放大和輸出環(huán)節(jié)Uco=0.7VV4導(dǎo)通V5截止V7導(dǎo)通V8導(dǎo)通脈沖輸出結(jié)論：(1) 脈沖前沿由V4導(dǎo)通時(shí)刻確定； (2) V 5、V6截止持續(xù)的時(shí)間為脈沖寬度，由R11C3確定！V6截止5. 雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)V5，V6為或門(mén)：V5，V6全部導(dǎo)通時(shí)，V7、V8截止，無(wú)脈沖輸出；V5，V6有一個(gè)截止時(shí)，V7、V8導(dǎo)通，輸出脈沖。第一個(gè)脈沖：本相觸發(fā)電路V4由截止變?yōu)閷?dǎo)通，V5關(guān)斷，輸出脈沖！第二個(gè)脈沖：下一相觸發(fā)電路觸發(fā)時(shí)刻將信號(hào)作用到本相觸發(fā)電路V6基極，V6關(guān)斷，輸出脈沖！5. 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