鋸齒波觸發(fā)電路

2.9Gatetriggeringcontrolcircuitfor

thyristorrectifiers(相控電路的驅(qū)動(dòng)控制)ObjectHowtotimelygeneratetriggeringpulseswithadjustablephasedelayangle如何及時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖可調(diào)相位延遲角ConstitutionSynchronouscircuitSaw-toothramp(鋸齒波)generatingandphaseshiftingPulsegenerating同步電路鋸齒坡道（鋸齒波）生成和相移脈沖產(chǎn)生Integratedgatetriggeringcontrolcircuits(集成觸發(fā)器)areverywidelyusedinpractice.集成門觸發(fā)控制電路非常廣泛應(yīng)用在實(shí)踐中晶閘管觸發(fā)電路的原理解釋：

V1、V2構(gòu)成脈沖放大環(huán)節(jié)（V1和V2接成達(dá)林頓結(jié)構(gòu)）；脈沖變壓器TM和附屬電路構(gòu)成脈沖輸出環(huán)節(jié)，這里利用了脈沖變壓器原邊的電壓等于電感與電流變化率的乘積的原理在副邊產(chǎn)生了觸發(fā)脈沖開始的大電流；

V1、V2導(dǎo)通時(shí)，通過脈沖變壓器向晶閘管的G和K之間輸出觸發(fā)脈沖；VD1和R3是為了V1、V2由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)脈沖變壓器TM釋放其儲(chǔ)存的能量而設(shè)計(jì)。圖1-26理想的晶閘管觸發(fā)脈沖電流波形t1~t2脈沖前沿上升時(shí)間（<1s）t1~t3強(qiáng)脈寬度IM強(qiáng)脈沖幅值（3IGT~5IGT）t1~t4脈沖寬度I脈沖平頂幅值（1.5IGT~2IGT）圖1-27常見的晶閘管觸發(fā)電路Review:TypicalGatetriggeringcontrolcircuitfor

thyristor(綜述：典型的門觸發(fā)

晶閘管控制電路)

由同步變壓器副邊輸出60V的交流同步電壓，經(jīng)VD1半波整流，再由穩(wěn)壓管V1、V2進(jìn)行削波，從而得到梯形波電壓，其過零點(diǎn)與電源電壓的過零點(diǎn)同步，梯形波通過R7及等效可變電阻V5向電容C1充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到單結(jié)晶體管的峰值電壓UP時(shí)，單結(jié)晶體管V6導(dǎo)通，電容通過脈沖變壓器原邊放電，脈沖變壓器副邊輸出脈沖。同時(shí)由于放電時(shí)間常數(shù)很小，C1兩端的電壓很快下降到單結(jié)晶體管的谷點(diǎn)電壓Uv，使V6關(guān)斷，C1再次充電，周而復(fù)始，在電容C1兩端呈現(xiàn)鋸齒波形，在脈沖變壓器副邊輸出尖脈沖。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路原理圖在一個(gè)梯形波周期內(nèi)，V6可能導(dǎo)通、關(guān)斷多次，但只有輸出的第一個(gè)觸發(fā)脈沖對(duì)晶閘管的觸發(fā)時(shí)刻起作用。充電時(shí)間常數(shù)由電容C1和等效電阻等決定，調(diào)節(jié)RP1改變C1的充電的時(shí)間，控制第一個(gè)尖脈沖的出現(xiàn)時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)脈沖的移相控制。

單結(jié)晶體管觸發(fā)電路單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點(diǎn)的電壓波形(α=900)Atypicalgatetriggeringcontrolcircuit

for

thyristorrectifiers(一個(gè)典型的門觸發(fā)晶閘管整流控制電路)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)：同步環(huán)節(jié)、鋸齒波的形成和脈沖移相、脈沖的形成與放大。同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路Waveformsofthetypical

gatetriggeringcontrolcircuit(典型的

門觸發(fā)控制電路的波形)

1)Synchronouscircuit(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。由V3、VD1、VD2、C1等元件組成同步檢測(cè)環(huán)節(jié)，其作用是利用同步電壓UT來控制鋸齒波產(chǎn)生的時(shí)刻及鋸齒波的寬度。由V1、V2等元件組成的恒流源電路，當(dāng)V3截止時(shí)，恒流源對(duì)C2充電形成鋸齒波；當(dāng)V3導(dǎo)通時(shí)，電容C2通過R4、V3放電。調(diào)節(jié)電位器RP1可以調(diào)節(jié)恒流源的電流大小，從而改變了鋸齒波的斜率。1)Synchronouscircuit(同步環(huán)節(jié))鋸齒波是由開關(guān)V3管來控制的。V3開關(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。V3由導(dǎo)通變截止期間產(chǎn)生鋸齒波——鋸齒波起點(diǎn)基本就是同步電壓由正變負(fù)的過零點(diǎn)。V3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。Synchronouscircuit二次電壓波形在負(fù)半周的下降段，VD1導(dǎo)通，C1被迅速充電，因?yàn)門P1接零電位，所以V3基極反向偏置，V3截止。在負(fù)半周的上升段，＋15V通過R1給電容C1反向充電(放電)，VD1截止，當(dāng)TP1點(diǎn)電位達(dá)到1.4V時(shí)，V3導(dǎo)通，TP1點(diǎn)電位鉗位在1.4V直至下一個(gè)負(fù)半周。V3截止時(shí)間越長，鋸齒波越寬。該截止時(shí)間由充電時(shí)間常數(shù)R1C1決定。C1充電C1放電V3onV3off控制電壓Uct、偏移電壓Ub和鋸齒波電壓在V5基極綜合疊加，從而構(gòu)成2)移相控制環(huán)節(jié)，RP2、RP3分別調(diào)節(jié)控制電壓Uct和偏移電壓Ub的大小。V6、V7構(gòu)成3)脈沖形成放大環(huán)節(jié)，C5為強(qiáng)觸發(fā)電容改善脈沖的前沿，由脈沖變壓器輸出觸發(fā)脈沖.Integratedgatetriggeringcontrolcircuits(集成門極觸發(fā)控制電路)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2-56KJ004電路原理圖Integratedtriggeringcontrolcircuitforthree-phasefull-contolledbridgerectifier(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。圖2-57

三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路模擬與數(shù)字觸發(fā)電路以上觸發(fā)電路為模擬的，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)3~4，精度低。數(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。KJ041內(nèi)部是由12個(gè)二極管構(gòu)成的6個(gè)或門。也有廠家生產(chǎn)了將圖2-57全部電路集成的集成塊，但目前應(yīng)用還不多。

Concept——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。

measure：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)與晶閘管陽極電壓的關(guān)系。圖2-58

三相全控橋中同步電壓與主電路電壓關(guān)系示意圖Ott1t2uaubucu2ua-Howtogetsynchronousvoltageforthegatetriggeringcontrolcircuitofeachthyristor(觸發(fā)電路的定相)對(duì)于Ua上的VT1來說，在ωt1～ωt2區(qū)間(0o-180o)均有導(dǎo)通的可能。這就要求觸發(fā)電路能夠在該區(qū)間發(fā)揮作用。Howtogetsynchronousvoltageforthegatetriggeringcontrolcircuitofeachthyristor(如何為門極觸發(fā)的晶閘管控制電路得到同步電壓)TheconnectionofTransformers(變壓器的接法和時(shí)鐘表示方法)：符號(hào)：D----三角形接法；Y----星形接法；數(shù)字代表鐘點(diǎn)數(shù)，將十二小時(shí)與角度對(duì)應(yīng)，即將360分為12等份。逆時(shí)針方向?yàn)檎较?。該?shù)字為Ua的指向。如果原邊的A相電壓UA定在12點(diǎn)鐘，UB滯后UA120指向4點(diǎn)鐘，UC超前UA120指向8點(diǎn)鐘。則由UAB=UA-UB，指向11點(diǎn)鐘。同理，UCA指向7點(diǎn)鐘，UBC指向3點(diǎn)鐘。在D,Y11的變壓器中原邊接成D接法，意味著副邊的Ua指向11點(diǎn)鐘。（同學(xué)們可以直接記憶這點(diǎn)）。Howtogetsynchronousvoltageforthegatetriggeringcontrolcircuitofeachthyristor(如何為門極觸發(fā)的晶閘管控制電路得到同步電壓)TheconnectionofTransformers：主電路整流變壓器為D,y-11聯(lián)結(jié)，同步變壓器為D,y-11,5聯(lián)結(jié)。Thesynchronousvoltageofthegatetriggeringcontrolcircuitforeachthyristorshouldbelagging180otothecorrespondingphasevoltageofyy同步變壓器和整流變壓器的接法及矢量圖以三相全控橋?yàn)槔?，采用鋸齒波同步觸發(fā)電路，采用NPN管時(shí)的情況：對(duì)于負(fù)半周有效的電路（UTS為負(fù)時(shí)才能產(chǎn)生觸發(fā)脈沖），對(duì)于連接于Ua相正向的VT1，應(yīng)選用滯后Ua1800的（即反相）的電壓作為VT1的同步電壓Us，常計(jì)為－Usa

。對(duì)于連接Ua相反向的VT4，由于VT1和VT4觸發(fā)導(dǎo)通相差180

，所以選用和Ua同步的電壓作為VT4的同步電壓Us，常計(jì)為Usa

。同理可以獲得其它四個(gè)SCR的同步電壓。注意1：如果采用PNP管作為觸發(fā)電路，則正半周有效，所以所有的同步信號(hào)需要移動(dòng)180

。注意2：如果題目提示使用了RC濾波器，可以先不管它，先按以上規(guī)律得出各個(gè)SCR的同步電壓。再分別提前RC延遲的角度（逆時(shí)針反向?yàn)槌埃?。?-4三相全控橋各晶閘管的同步電壓（采用NPN鋸齒波觸發(fā)器電路時(shí),如采用圖2-59變壓器接法）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2-5三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-uscSummary可控整流電路，重點(diǎn)掌握：電力電子電路按分段線性電路進(jìn)行分析的基本思想、單相可控整流電路和三相可控整流電路的原理分析與計(jì)算、各種負(fù)載對(duì)整流電路工作情況的影響；與整流電路相關(guān)的一些問題，包括：(1)變壓器漏抗對(duì)整流電路的影響，重點(diǎn)建立換相壓降、重疊角等概念，并掌握相關(guān)的計(jì)算，熟悉漏抗對(duì)整流電路工作情況的影響。(2)整流電路的諧波和功率因數(shù)分析，重點(diǎn)掌握諧波的概念、各種整流電路產(chǎn)生諧波情況的定性分析，功率因數(shù)分析的特點(diǎn)、各種整流電路的功率因數(shù)分析。(3)可控整流電路的有源逆變工作狀態(tài)，重點(diǎn)掌握產(chǎn)生有源逆變的條件、三相可控整流電路有源逆變工作狀態(tài)的分析計(jì)算、逆變失敗及最小逆變角的限制等。晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的工作情況，重點(diǎn)掌握各種狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)的特性，包括變流器的特性和電機(jī)的機(jī)械特性等，了解可逆電力拖動(dòng)系統(tǒng)的工作情況，建立環(huán)流的概念。用于晶閘管的觸發(fā)電路。重