電力電子技術(shù)門極觸發(fā)電路演示文稿

電力電子技術(shù)門極觸發(fā)電路演示文稿1當(dāng)前第1頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)2優(yōu)選電力電子技術(shù)門極觸發(fā)電路當(dāng)前第2頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)3.1.2晶閘管對(duì)觸發(fā)電路的要求

1.觸發(fā)脈沖的電壓和電流應(yīng)大于晶閘管要求的數(shù)值，并留有一定的裕量。2.觸發(fā)脈沖應(yīng)滿足要求的移相范圍240°-300°。3．觸發(fā)脈沖與晶閘管主電路電源必須同步。4．觸發(fā)脈沖的應(yīng)有足夠的寬度，脈沖前沿陡度應(yīng)大于1A/us。5．為滿足三相全控橋的要求，觸發(fā)電路應(yīng)能輸出雙窄脈沖或?qū)捗}沖。

6．為滿足反并聯(lián)可逆電路的要求，觸發(fā)電路應(yīng)有αmin、βmin

限制。

當(dāng)前第3頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)相控電路：晶閘管可控整流電路，通過控制觸發(fā)角a的大小即控制觸發(fā)脈沖起始相位來控制輸出電壓大小。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（第4章）。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。當(dāng)前第4頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)3.2同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(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)。當(dāng)前第5頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)圖3-1同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路當(dāng)前第6頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)3.2同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路1)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3-2同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路脈沖前沿由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。當(dāng)前第7頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)當(dāng)V4的基極電壓uco=0時(shí)，V4截止。+E1電源通過R11提供給V5一個(gè)足夠大的基極電流，使V5飽和導(dǎo)通。所以V5集電極電壓接近于-E1，V7、V8處于截止?fàn)顟B(tài)，無脈沖輸出。電源+E1經(jīng)R9、V5的發(fā)射極到-E1對(duì)電容C3充電，充滿后電容兩端電壓接近2E1，極性如圖所示。當(dāng)uco≥0.7V時(shí)，V4導(dǎo)通。A點(diǎn)電位從+E1突降到1V，由于電容C3兩端電壓不能突變，所以V5基極電位也突降到-2E1，V5基射極反偏置，V5立即截止。它的集電極電壓由-E1迅速上升到鉗位電壓2.1V時(shí)，使得V7、V8導(dǎo)通，輸出觸發(fā)脈沖。同時(shí)電容C3由+E1經(jīng)R11、VD4、V4放電并反向充電，使V5基極電位逐漸上升。直到V5基極電位ub5>-E1，V5又重新導(dǎo)通。這時(shí)V5集電極電壓又立即降到-E1，使V7、V8截止，輸出脈沖終止?？梢姡}沖前沿由V4導(dǎo)通時(shí)刻確定，脈沖寬度由反向充電時(shí)間常數(shù)R11C3決定。

當(dāng)前第8頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)2)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，由V1、V2、V3和C2等元件組成

V1、VS、RP2和R3為一恒流源電路圖3-2

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路當(dāng)前第9頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)當(dāng)V2截止時(shí)，恒流源電流I1C對(duì)電容C2充電，所以C2兩端的電壓uC為uC按線性增長(zhǎng),即ub3按線性增長(zhǎng)。調(diào)節(jié)電位器RP2，可以改變C2的恒定充電電流I1C。

當(dāng)V2導(dǎo)通時(shí)，因R4很小所以C2迅速放電，使得ub3電位迅速降到零伏附近。當(dāng)V2周期性地導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，ub3便形成一鋸齒波。射極跟隨器V3的作用是減小控制回路電流對(duì)鋸齒波電壓ub3的影響。V4基極電位由鋸齒波電壓、控制電壓uco、直流偏移電壓up三者疊加所定,它們分別通過電阻R6、R7、R8

與V4基極連接。

當(dāng)前第10頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)根據(jù)疊加原理，先設(shè)uh為鋸齒波電壓ue3單獨(dú)作用在基極時(shí)的電壓，其值為

所以u(píng)h仍為鋸齒波，但斜率比ue3低。同理，直流偏移電壓up單獨(dú)作用在V4基極時(shí)的電壓為

控制電壓uco單獨(dú)作用在V4基極時(shí)的電壓為：

所以，仍為一條與up平行的直線，但絕對(duì)值比up??；仍為一條與uco平行的直線，但絕對(duì)值比uco小。

當(dāng)前第11頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)當(dāng)V4不導(dǎo)通時(shí)，V4的基極b4的波形由確定。當(dāng)b4點(diǎn)電壓等于0.7V后，V4導(dǎo)通。產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。改變uco便可以改變脈沖產(chǎn)生時(shí)刻，脈沖被移相。加up的目的是為了確定控制電壓uco=0時(shí)脈沖的初始相位。以三相全控橋?yàn)槔?，?dāng)接反電勢(shì)電感負(fù)載時(shí)，脈沖初始相位應(yīng)定在α=90；當(dāng)uco=0時(shí)，調(diào)節(jié)up的大小使產(chǎn)生脈沖的M點(diǎn)對(duì)應(yīng)α=90的位置。當(dāng)uco為0，α=90，則輸出電壓為0；如uco為正值，M點(diǎn)就向前移，控制角α<90，處于整流工作狀態(tài)；如uco為負(fù)值，M點(diǎn)就向后移，控制角α>90，處于逆變狀態(tài)。

當(dāng)前第12頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)3)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。鋸齒波是由開關(guān)V2管來控制的。V2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。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——取決于充電時(shí)間常數(shù)R1C1。當(dāng)前第13頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)同步環(huán)節(jié)是由同步變壓器TS、VD1、VD2、C1、R1和晶體管V2組成。同步變壓器和整流變壓器接在同一電源上，用同步變壓器的二次電壓來控制V2的通斷作用，這就保證了觸發(fā)脈沖與主電路電源同步。

當(dāng)前第14頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)與主電路同步是指要求鋸齒波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)管V2控制的，也就是由V2的基極電位決定的。同步電壓uTS經(jīng)二極管VD1加在V2的基極上。當(dāng)電壓波形在負(fù)半周的下降段時(shí)，因Q點(diǎn)為零電位，R點(diǎn)為負(fù)電位，VD1導(dǎo)通，電容C1被迅速充電。Q點(diǎn)電位與R點(diǎn)相近，故在這一階段V2基極為反向偏置，V2截止。在負(fù)半周的上升段，+E1電源通過R1給電容C1充電，其上升速度比uTS波形慢，故VD1截止，uQ為電容反向充電波形。當(dāng)Q點(diǎn)電位達(dá)1.4V時(shí)，V2導(dǎo)通，Q點(diǎn)電位被鉗位在1.4V。直到TS二次電壓的下一個(gè)負(fù)半周到來，VD1重新導(dǎo)通，C1放電后又被充電，V2截止。如此循環(huán)往復(fù)，在一個(gè)正弦波周期內(nèi)，包括截止與導(dǎo)通兩個(gè)狀態(tài)，對(duì)應(yīng)鋸齒波波形恰好是一個(gè)周期，與主電路電源頻率和相位完全同步，達(dá)到同步的目的。可以看出鋸齒波的寬度是由充電時(shí)間常數(shù)R1C1決定的。

當(dāng)前第15頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路的工作波形

當(dāng)前第16頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)3.2同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路4)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)應(yīng)的控制角

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V6）。三相橋式全控整流電路的情況(自學(xué))當(dāng)前第17頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)觸發(fā)電路自身在一個(gè)周期內(nèi)可輸出兩個(gè)間隔60°的脈沖，稱內(nèi)雙脈沖電路。而在觸發(fā)器外部通過脈沖變壓器的連接得到雙脈沖稱為外雙脈沖。本觸發(fā)電路屬于內(nèi)雙脈沖電路。當(dāng)V5、V6都導(dǎo)通時(shí)，V7、V8截止，沒有脈沖輸出。只要V5、V6有一個(gè)截止，就會(huì)使V7、V8導(dǎo)通，有脈沖輸出。因此本電路可以產(chǎn)生符合要求的雙脈沖。第一個(gè)脈沖由本相觸發(fā)單元的uco對(duì)應(yīng)的控制角α使V4由截止變導(dǎo)通造成V5瞬時(shí)截止，使得V8輸出脈沖。隔60°的第二個(gè)脈沖是由后一相觸發(fā)單元通過連接到引腳Y使本單元V6截止，使本觸發(fā)電路第二次輸出觸發(fā)脈沖。其中VD4和R17的作用主要是防止雙脈沖信號(hào)相互干擾。

當(dāng)前第18頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)5強(qiáng)觸發(fā)環(huán)節(jié)36V交流電壓經(jīng)整流、濾波后得到50V直流電壓，經(jīng)R15對(duì)C6充電，B點(diǎn)電位為50V。當(dāng)V8導(dǎo)通時(shí)，C6經(jīng)脈沖變壓器一次側(cè)R16、V8迅速放電，形成脈沖尖峰，由于有R15的電阻，且電容C6的存儲(chǔ)能量有限，B點(diǎn)電位迅速下降。當(dāng)B點(diǎn)電位下降到14.3V時(shí)，VD15導(dǎo)通，B點(diǎn)電位被15V電源鉗位在14.3V，形成脈沖平臺(tái)。當(dāng)前第19頁\共有22頁\編于星期六\8點(diǎn)6脈沖封鎖二極管

VD5陰極接零電位或負(fù)電位，使V7、V8截止，可以實(shí)現(xiàn)脈沖封鎖。VD5用來防止接地