第3章 7相控整流電路的驅(qū)動(dòng)

可控整流電路（AC-DC）（八）ControlledRectifier主講：伍文俊2相控電路晶閘管可控整流電路，通過控制觸發(fā)角a的大小來控制輸出電壓大小。交流電力變換電路和交交變頻電路也采用晶閘管相控方式。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---同步觸發(fā)電路。3.8相控電路的驅(qū)動(dòng)控制

（GateDriveCircuits）3一、ThyristorGateDriveCircuitRequirements1、觸發(fā)信號(hào)形式

交流、直流和脈沖。為減小門極損耗，一般為脈沖形式。2、觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠功率（電壓、電流）3、觸發(fā)脈沖寬度

一般為（m為整流器的相數(shù)），但為減小門極功耗，一般宜采用較窄脈沖。觸發(fā)脈沖最小寬度主要保證觸發(fā)脈沖作用期間，晶閘管陽極電流能上升到擎住電流值上。綜合考慮陽極電流斷續(xù)、開通時(shí)間、串并聯(lián)保護(hù)等因素，觸發(fā)脈沖最小寬度約為：10°～15°。4寬脈沖：特點(diǎn)：1）脈沖變壓器體積大；

2）脈沖前沿不陡；

3）α較大時(shí)，晶閘管承受反壓時(shí)，門極仍有脈沖，反向漏電流增加，損耗大。窄脈沖：特點(diǎn)：1）脈沖變壓器體積??；2）多只晶閘管并聯(lián)，在窄脈沖作用時(shí)間內(nèi)可能某些管子不能開通，引起其他元件過載，可靠性差；

3）α較大時(shí)，負(fù)載電流很小時(shí)，陽極電流易斷續(xù)，變流器可靠性差。

54、強(qiáng)觸發(fā)作用：1）脈沖前沿越陡，導(dǎo)通面積擴(kuò)展速度越快；

2）晶閘管串并聯(lián)時(shí)，保證晶閘管同時(shí)開通。5、同步與移相6、觸發(fā)脈沖的對(duì)稱7、觸發(fā)脈沖的頻率可調(diào)

強(qiáng)觸發(fā)形式：Ikm通常為Ik1的5倍。t1：脈沖前沿時(shí)間，上升速度>0.5A/us;t2：強(qiáng)觸發(fā)脈沖寬度>50us;t3：觸發(fā)脈沖持續(xù)時(shí)間≥550us(10°)。6二、DriveCircuitClassification1、由分立元件構(gòu)成的觸發(fā)器1）同步電壓為正弦波的觸發(fā)電路；2）同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路；3）單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。2、由集成電路構(gòu)成的觸發(fā)器1）TC787---三相，TC785---單相；2）KC系列。3）數(shù)字觸發(fā)器等。3、由可編程邏輯器件、微處理器、微控制器等構(gòu)成的觸發(fā)器

如DSP、單片機(jī)、FPGA等7同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路結(jié)構(gòu)電網(wǎng)電壓同步環(huán)節(jié)鋸齒波形成脈沖形成雙窄脈沖放大控制信號(hào)三、SawtoothWaveSynchronousTriggerCircuit鋸齒波觸發(fā)電路輸出：窄脈沖（可以是雙窄脈沖）；主要環(huán)節(jié)：同步，鋸齒波形成與移相，脈沖形成與放大，雙窄脈沖，強(qiáng)觸發(fā)。觸發(fā)電路波形8■同步環(huán)節(jié)觸發(fā)電路與主電路的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。----同步變壓器（起隔離和同步作用）鋸齒波是由開關(guān)V2管來控制的：鋸齒波觸發(fā)電路觸發(fā)電路波形■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，其中V1、VS、RP2和R3為一恒流源電路9■脈沖形成與放大環(huán)節(jié)

◆由晶體管V4、V5組成，V7、V8起脈沖放大作用。

◆控制電壓uco加在V4基極上

?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。

?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)。?V2開關(guān)的頻率就是鋸齒波的頻率；?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、RP2、電源1/4周期。鋸齒波觸發(fā)電路觸發(fā)電路波形10雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)

鋸齒波觸發(fā)電路觸發(fā)電路波形11強(qiáng)觸發(fā)◆V5、V6構(gòu)成一個(gè)“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)單元產(chǎn)生。隔60

的第二個(gè)脈沖是由滯后60

的后一相觸發(fā)單元產(chǎn)生（通過V6）?！粼谌鄻蚴饺卣麟娐分?，器件的導(dǎo)通次序?yàn)閂T1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6，彼此間隔60

，相鄰器件成雙接通，所以某個(gè)器件導(dǎo)通的同時(shí)，觸發(fā)單元需要給前一個(gè)導(dǎo)通的器件補(bǔ)送一個(gè)脈沖。

鋸齒波觸發(fā)電路◆雙脈沖電路：每個(gè)觸發(fā)單元的一個(gè)周期內(nèi)輸出兩個(gè)間隔60

的脈沖的電路。觸發(fā)電路波形12Keypoints：1）脈沖寬度：V5截止的時(shí)間---R11和C3；2）移相范圍：鋸齒波寬度：RP2、R1、C1；3）控制角：

Rp1、Rp2、uco；4）在一個(gè)正弦周期中只發(fā)一次脈沖，且主要在正弦波的負(fù)半周。鋸齒波觸發(fā)電路為什么需要三個(gè)？觸發(fā)電路波形13四、Synchronization考慮：1）整流電路形式與整流變壓器接法；2）同步變壓器繞組的解法；3）觸發(fā)電路中同步電壓的相位與觸發(fā)脈沖的相位。以單相全控橋式電路為例。主電路及整流變壓器、同步變壓器接法如下，采用本節(jié)的同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路，試設(shè)計(jì)各晶閘管的同步電壓；α=30°時(shí)，試畫出主電路、觸發(fā)電路與脈沖的相位關(guān)系圖。鋸齒波觸發(fā)電路觸發(fā)電路波形14方案一：鋸齒波觸發(fā)電路觸發(fā)電路波形VT1VT4VT2VT315同步電壓：波形：鋸齒波觸發(fā)電路觸發(fā)電路波形16方案二：鋸齒波觸發(fā)電路觸發(fā)電路波形VT1VT4VT2VT317同步電壓：波形：鋸齒波觸發(fā)電路觸發(fā)電路波形18

思考題：三相全控橋式整流電路。主電路整流變壓器為Y/Y接法、控制電路同步變壓器為Δ/Y接法，采用本節(jié)的同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路，試設(shè)計(jì)各晶閘管的同步電壓；α=30°時(shí)，試畫出主電路、觸發(fā)電路與脈沖的相位關(guān)系圖。19同步變壓器：VT1VT2VT3VT4VT5VT620三相同步變壓器的接法與鐘點(diǎn)數(shù)213.9集成觸發(fā)器圖3-52KJ004電路原理圖■集成電路可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便，已逐步取代分立式電路?！?/p>

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)。22■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。

◆KJ041內(nèi)部是由12個(gè)二極管構(gòu)成的6個(gè)或門，其作用是將6路單脈沖輸入轉(zhuǎn)換為6路雙脈沖輸出?！瞿M觸發(fā)電路與數(shù)字觸發(fā)電路