三相晶闸管可控整流电源设计课程设计报告.doc

2013 2014 学年学年 第第 二二 学期学期 电力电子技术电力电子技术 课课 程程 设设 计计 报报 告告 题题 目：目： 三相晶闸管可控整流电源设计三相晶闸管可控整流电源设计 专专 业：业： 自动化自动化 班班 级：级： 一一 班班 姓姓 名：名： 高蓝旭高蓝旭 龚志强龚志强 郭二杰郭二杰 方国昌方国昌 韩小胜韩小胜 洪凯洪凯 指导教师：指导教师： 焦俊生焦俊生 电气工程学院 2014 年 5 月 16 日 1、任务书、任务书 课题名称课题名称 三相晶闸管可控整流电源设计三相晶闸管可控整流电源设计 指导教师指导教师副教授：焦俊生副教授：焦俊生 执行时间执行时间20132014 学年第学年第 二二 学期学期 第第 13 周周 学生姓名学生姓名学号学号承担任务承担任务 高蓝旭高蓝旭1109111009排版的设计排版的设计 龚志强龚志强1109111010总结心得总结心得 郭二杰郭二杰1109111011查找相关资料查找相关资料 韩小胜韩小胜1109111012编写控制程序编写控制程序 洪凯洪凯1109111013完成课程设计的制作完成课程设计的制作 方国昌方国昌1109111008电路图的绘制电路图的绘制 设计目的设计目的1.根据所学课程，完成课程设计根据所学课程，完成课程设计 2. 掌握电力电子方面的知识掌握电力电子方面的知识 3. 熟悉三相整流电路的内容熟悉三相整流电路的内容 设计要求设计要求 （1）技术要求）技术要求 1 1.三相交流电源，线电压 380v。 2.整流输出电压urdr在 0210v连续可调。 3 3.最大整流输出电流 20a。 4 4.负载为阻感负载，且电感值较大（工作时可认为负载 电流是连续平滑的直流） 。 （2）主要设计内容）主要设计内容 1.整流变压器额定参数的计算（选择变压器次级额定电 压和变比，初、次级绕组的导线直径。计算时取导线电 流密度为 5a/mmp2p） ； 2.晶闸管器件的电流、电压定额等参数的计算； 3.集成触发电路的设计。 （包括：触发电路的定向；触 发电路采用集成触发电路） 。 电力电子技术课程设计 电力电子技术课程设计 1 摘摘 要要 目前，各类电力电子变换器的输入整流电路输入功率级一般采用不可控整流或 相控整流电路。这类整流电路结构简单，控制技术成熟，但交流侧输入功率因数低， 并向电网注入大量的谐波电流。据估计，在发达国家有 60%的电能经过变换后才使 用，而这个数字在本世纪初达到 95%。 电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使 用的电能中，有 60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力 系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说， 如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。 而电能的传输中，直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端 的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变各种电子装置一般都需要不同电压等级 的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源， 现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计 算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线 性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了 线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息 电子技术离不开电力电子技术。近年发展起来的柔性交流输电（ facts）也是依靠 电力电子装置才得以实现的。 关关键键字字：电力电子技术 三相可控整流电路 晶闸管 电力电子技术课程设计 2 目目录录 摘摘 要要 1 一、电力电子技术概况一、电力电子技术概况 3 二二、方方案案选选择择3 2.12.1 三相桥式可控整流电路总体设计方案三相桥式可控整流电路总体设计方案3 2.2方案选择方案选择4 三三 主电路原理分析主电路原理分析 5 3.1 0 0 电路工作原理及过程的分析电路工作原理及过程的分析.5 3.2 0 30电路工作原理及过程的分析电路工作原理及过程的分析.6 3.3 0 60电路工作原理及过程的分析电路工作原理及过程的分析.7 3.4 电路的电路的工作特点：工作特点：9 四、主电路元件计算及选择四、主电路元件计算及选择 10 4.14.1、变压器参数计数变压器参数计数.10 4.2、电电力力电电子子器器件件电电压压、电电流流等等定定额额计计算算 .11 4.3、平平波波电电抗抗器器电电感感值值的的计计算算 12 4.4、电电容容滤滤波波的的电电容容计计算算 12 五、保护电路五、保护电路 12 六、相控电路的驱动控制六、相控电路的驱动控制 13 6.1、集成触发器、集成触发器13 6.26.2 触发电路的定相触发电路的定相15 七、结束语七、结束语 18 八、附录八、附录 19 九、参考文献九、参考文献 19 十、答辩记录及评分表十、答辩记录及评分表 20 电力电子技术课程设计 3 t一、电力电子技术概况一、电力电子技术概况 电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术（整流，逆变，斩波， 变频，变相等）两个分支。 它是建立在电子学、 电工原理和自动控制三大学科上 的新兴学科。因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故 常将它归属于 电工类。电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、 电力电子电 路和电力电子装置 及其系统。电力电子器件以半导体为基本材料，最常用的材料为 单晶硅；它的理论基础为 半导体物理学 ；它的工艺技术为半导体器件工艺。近代 新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。电力电子电路吸收了电子学的理 论基础，根据器件的特点和电能转换的要求，又开发出许多电能转换电路。这些电 路中还包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及外围 电路。利用这些电路，根据应用对象的不同，组成了各种用途的整机，称为电力电 子装置。这些装置常与负载、配套设备等组成一个系统。电子学、电工学、自动 控制、信号检测处理等技术常在这些装置及其系统中大量应用 整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电 能供给直流用电设备。它的应用十分广泛，例如直流电动机，电镀，电解电源，同步 发电机励磁，通信系统电源等。 二二、方方案案选选择择 2.12.1 三相桥式可控整流电路总体设计方案三相桥式可控整流电路总体设计方案 三相可控整流电路有三相半波可控整流电路，三相半控桥式整流电路，三相全控 桥式整流电路。因为三相整流裝置三相平衡的，输出的直流电压和电流脉动小，对电 网影响小，同时三相可控整流电路的控制量可以很大，输出电压脉动较小，易滤波， 控制滞后时间短，因此在工业中几乎都是采用三相可控整流电路。 由于三相半波可控整流电路的主要缺点在于其变压器二次侧电流中含有直流分量， 为此在应用中较少，所以采用三相桥式全控整流电路，可以有效的避免直流磁化作用。 虽然三相桥式全控整流电路的晶闸管的数目比三相半波可控整流电路的少，但是三相 桥式全控整流电路的输出电流波形便得平直，当电感足够大时，负载电流波形可以近 似为一条水平线。在实际应用中，特别是小功率场合，较多采用单相可控整流电路。 电力电子技术课程设计 4 当功率超过 4kw 时，考虑到三相负载的平衡，因而采用三相桥式全控整流电路。 三相全控桥整流电路的输出电压脉动小、脉动频率高，和三相半波电路相比，在 电源电压相同、控制角一样时，输出电压又提高了一倍。又因为整流变压器二次绕组 电流没有直流分量，不存在铁心被直流磁化问题，故绕组和铁心利用率高，所以被广 泛应用在大功率直流电动机可调速系统，以及对整流的各项指标要求较高的整流装置 上。 图 2.1 系统原理方框图 2.2方案选择方案选择 课设题目中给出的正是要求为 220v、20a 的直流电动机供电，它的容量为 s= kw，属于高容量，所以应选用三相可控整流电路整流。另外三相桥式整流电压的脉 动频率比三相半波高一倍，因而所需平波电抗器的电感量也减小约一半。三相半波 虽具有接线简单的特点，但由于其只采用三个晶闸管，所以晶闸管承受的反向峰值 电压较高，并且电流是单方向的，存在直流磁化问题。基于以上原因，最终我选择 三相桥式全控电路为电机整流。 三相可控整流电路的控制量可以很大，输出电压脉动较小，易滤波，控制滞后时 间短，因此在工业中几乎都是采用三相可控整流电路。在电子设备中有时也会遇到功 率较大的电源，例如几百瓦甚至超过 12kw 的电源，这时为了提高变压器的利用率， 减小波纹系数，也常采用三相整流电路。另外由于三相半波可控整流电路的主要缺点 在于其变压器二次侧电流中含有直流分量，为此在应用中较少。而采用三相桥式全控 整流电路，可以有效的避免直流磁化作用。虽然三相桥式全控整流电路的晶闸管的数 保护电路 整流电路 380v 三 相交流电负载电路 触发电路 电力电子技术课程设计 5 目比三相半波可控整流电路的少，但是三相桥式全控整流电路的输出电流波形便得平 直，当电感足够大时，负载电流波形可以近似为一条水平线。在实际应用中，特别是 小功率场合，较多采用单相可控整流电路。当功率超过 4kw 时，考虑到三相负载的 平衡，因而采用三相桥式全控整流电路。 三三 主电路原理分析主电路原理分析 目前在各种整流电路中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路，其原理图 如图书（1） ，习惯将其中阴极连接在一起的 3 个晶闸管称为共阴极 135 ()vtvtvt、 组，阳极连接在一起的 3 个晶闸管称为共阳极组。此外，习惯上希 462 ()vtvtvt、 望晶闸管按从至的顺序导通，为此将按图示的顺序编号，即共阴极组中与三相电源 相接的 3 个晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与 a,b,c 三相电源相接的 3 个 晶闸管分别为共阳极组中与 a,b,c 三相电源相接的 3 个晶闸管分别为 135 vtvtvt， 按此编号，晶闸管的导通顺序为。 462 vtvtvt，。 123456 vtvtvtvtvtvt 下面对其带阻感负载时工作情况进行分析： 先假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角 时的情况。此时，对于共极组的 3 个晶闸管，阴极所接交流电压值最高的一 0 0 个导通。而对于共阳极组的 3 个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低的一个导通。 这样，任意时刻共阳极组和共阴组中各有 1 个晶闸管处于导通状态，施加于负载上 的电压为某一线电压。 3.1 电路工作原理及过程的分析电路工作原理及过程的分析 0 0 时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二次绕组相电压与线 0 0 电压波形的对应关系，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。 在分析的波形时，既可以从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。直接从 d u 线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是最大的相电压，而共阳 极组中处于通态的晶闸管对应的是最小的相电压，输出整流电压波形为线电压在正 半周期的包络线。 图 3 为时，即在自然换相点触发换相时，把一个周期等份 6 段。在第 1 段 0 期间，a 相电位高，因而共阴极组的晶闸管被触发导通，b 相电位最低。所以共阳 1 vt 极组的晶闸管被触发导通，这时电流由 a 相经流向负载，再经流入 b 相， 6 vt 1 vt 6 vt 电力电子技术课程设计 6 变压器 a,b 两相工作。经过角后，进入第 2 段工作时期。此时 a 相电位仍然最高， . 60 晶闸管继续导通，但是 c 相电位却变成最低。当经过自然换相点时，触发 c 相晶闸 1 vt 管，电流从 b 相换到 c 相，承受反向电压而关断。这时电流由 a 相流出经、负 2 vt 1 vt 载 r,l、流回电源 c 相，变压器 a,c 两相工作，再经过后，进入第 3 段时期。此 2 vt . 60 时 b 相电位最高，共阴极组经过自然换相点时触发导通晶闸管，电流即从 a 相换 3 vt 到 b 相，c 相晶闸管电位仍然最低而继续导通，这时变压器 b,c 两相工作。在第 3 2 vt 段期间，b 相电位最高，晶闸管仍然继续导通，这时 a 相电位却变成最低，所以晶 3 vt 闸管导通，这时电流由 b 相流出经、负载 r,l、晶闸管流回 b 相电源，变 4 vt 3 vt 4 vt 压器 b,a 两相工作。在第 4 段期间，c 相电位最高，晶闸管导通，b 相电位最低， 5 vt 晶闸管导通，电流由 c 相流出经、负载 r,l、晶闸管流回电源 b 相，变压 6 vt 5 vt 6 vt 器 c,b 两相工作。 图 3： 3.2 电路工作原理及过程的分析电路工作原理及过程的分析 0 30 ，下面给出其波，与相比，一周期中波形仍由段线电压构成，每 0 30 0 0 d u 一段导通晶闸管等仍符合表的规律。区别在于，晶闸管起始导通时刻推迟了，组 0 30 成的每一段线电压因此推迟，平均值降低。阻感负载时，由于电感的作用， d u 0 30 d u 使得负载电流波形变得平直，当电感足够大的时候，负载电流的波形可近似为一条水 电力电子技术课程设计 7 平线。 图 4 为时，把一个周期同样等份 6 段。在第 1 段期间，a 相电位高，因而 30 晶闸管被触发导通，b 相电位最低。这时晶闸管被触发导通，这时电流由 a 相 1 vt 6 vt 经流出而流向负载 r,l，再经流入 b 相，变压器 a,b 两相工作。在第 2 段工作 1 vt 6 vt 时期,此时 a 相电位仍然最高，晶闸管继续导通，a 相电位最低。因而晶闸管被 1 vt 2 vt 触发导通，电流由 a 相流出经晶闸管流入负载，经过流入 c 相，变压器 c,a 两 1 vt 2 vt 相工作，在第 3 段工作时期，b 相电位最高，因而晶闸管被触发导通，a 相电位最 3 vt 低，晶闸管被触发导通，电流由 b 相经流出，经过负载，经过流入 a 相， 4 vt 3 vt 4 vt 这时变压器 b,a 两相工作。在第 4 段期间，c 相电位最高，晶闸管被触发导通，a 5 vt 相电位最低，晶闸管导通，这时电流由 c 相经流出、经过负载、再经流入 4 vt 5 vt 4 vt a 相，a 电位最低，变压器 c,a 两相工作。在第 5 段工作期间，c 相电位最高，晶闸管 导通，b 相电位最低，晶闸管导通，电流由 c 相经流出、负载、再经流 5 vt 6 vt 5 vt 6 vt 入 b 相，变压器 c,b 两相工作。 图 4： 3.3 电路工作原理及过程的分析电路工作原理及过程的分析 0 60 电力电子技术课程设计 8 时，由于电感 l 的作用，波形会出现负的部分。，若电感 l 足 0 60d u 0 90 够大，中正负面积将基本相等，平均值近似为零。这表明，带阻感负载时，三相 d u d u 桥式全控整流电路角移相范围为。三相桥式全控整流电路大多用于向阻感负载 0 90 和反电动势阻感负载供电，当时，波形连续，由于电感 l 的作用，使得负 . 60d u 载电流波形变得平直，当电感足够大时，负载电流的波形可以近似为一条水平线。由 波形可见，在晶闸管导通段，波形由负载电流波形决定，和波形不同。 1 vt 1 vt d i d u 当时，阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同，电阻负载时波形不会出现负 . 60 的部分。而阻感负载时，由于电感 l 的作用，波形会出现负的部分。如图 2 d u 时所示，若电感 l 足够大，中正负面积基本相等，平均值近似为零。这 90d u d u 表明带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的角移相范围为。 . 90 三相桥式全控整流电路是通过六个晶闸管和足够大的电感把电网的交流电转化为 直流电而供给电机使用的，它可以通过调节触发电路的控制电压 uco 改变晶闸管的控 制角 ，从而改变输出电压 ud 和输出电流 id 来对电动机进行控制。 整流电路在接入电网时由于变压器一次侧电压为 380v，大于电动机的额定电压，所以 选用降压变压器，为得到零线，变压器二次侧必须接成星型，而一次侧接成三角形， 这样可以避免三次谐波电流流入电网，减少对电源的干扰。 电力电子技术课程设计 9 图(1) 主电路原理图 3.4 电路的电路的工作特点：工作特点： 1. 三相桥式全控整流电路每个时刻均需 2 个晶闸管导通，而且这两个晶闸管一个 是共阴极组，一个是共阳极组，只有它们能同时导通，才能形成导电回路。 2. 三相桥式全控整流电路就是两组三相半波整流电路的串联，所以与三相半波整 流电路一样，对于共阴极组触发脉冲的要求是保证晶闸管依次导通， 531 ,vtvtvt 因此它们的触发脉冲之间的相位差为。对于共阳极组触发脉冲的要求是保证 120 晶闸管依次导通，因此它们的触发脉冲之间的相位差为。在电感 264 ,vtvtvt 120 负载情况下，每个晶闸管导通. 120 3. 由于共阴极组晶闸管是在正半周触发，共阳极组晶闸管是在负半周触发，因此 接在同一相的两个晶闸管的触发脉冲的相位差为。 180 4. 三相桥式全控整流电路每隔 60 度有触发换流到下一号晶闸管。例如由 换流到，因此每隔 60 度要触发一个晶闸管，触发脉冲的顺序是 21,vt vt 32,vt vt ，依次下去。相邻两脉冲的相位差是 60 度。 654321 vtvtvtvtvtvt 5. 整流输出的电压，也就是负载上的电压，它属于变压器次级的线电压。 6. 晶闸管所承受的电压波形如图一所示。三相桥式全控整流电路在任何瞬间仅有 二臂的元件导通，其余四臂的元件均承受变化着的反向电压。 电力电子技术课程设计 10 7. 由于该电路的负载为阻感负载，且 wlr，所以整流输出电流为一条直线。 每个晶闸管导电，电流波形为长方形波。 120 四、主电路元件计算及选择四、主电路元件计算及选择 4.14.1、变压器参数计数变压器参数计数 根据地已知的技术要求： 一次侧线电压 u1=380v，整流输出电压加在阻感负载上，且电感值较大（工作 时可认为负载电流是连续平滑的直流）， 由输出电压可由控制触发角来调节，且 整流输出电压urdr在 0210v内连续可调。 可取时，由上面的分析 0 0 210 d uv 2 2.34cos d uu 2 2.34cos d u u 得出 2 89.74uv 考虑到变压器有漏感，会造成减小，但漏电感又在设计中无给出，由于其为小型变 d u 压器，电压损失较小，故可取。 2 90uv 三相交流电源，线电压 380v，知其相电压 1 220uv 由上结果计算变比 n 1 2 u n u 计算得： 380 4.2 90 n 下面计算初、次级绕组的导线直径。计算时取导线电流密度为 5a/mmp2p； 22 2 1222 *() *0.816 2333 dddd iiiii 计算得： 2 0.816*2016.32ia 再由变比与电流的关系得一次侧电波有效值 电力电子技术课程设计 11 12 /16.32/4.23.89iina max2 2/1.573.0446iia 根据经济电流密度法来选择导线 , ，。 c ec ec i s j 2 ec s d 变压器一次侧: 2 1 3.0446 0.6089 5 ec smm 20.88 ec s dmm 变压器二次侧: 2 2 20 4.0 5 ec smm 2.26dmm 可根据计算选取变压器一次侧导线直径 0.50mm,二次侧导线直径 1.02mm。 4.2、电电力力电电子子器器件件电电压压、电电流流等等定定额额计计算算 1）晶闸管电压定额(一般取额定电压为正常工作时 晶闸管所承受峰值电压的 23 倍): 2 (2 3)(2 3) 6 np uuu (440.91 661.36) n uv 2）晶闸管电流定额(一般取其平均电流为按此原则所得计算结果的 1.52 倍): 3 d vt i i 1.57 vt dvt i i (1.5 2) ndvt ii 已知 max 20 d ia 计算得: 11.547 vt ia 11.547/1.577.35478 dvt ia (11.03217 14.70956) n ia 4.3、平平波波电电抗抗器器电电感感值值的的计计算算 电力电子技术课程设计 12 一般只要主电路电感足够大 ,可以只考虑电流连续段,完全按线性处理.当带电机 时在低速轻载时,断续作用显著,对于三相桥式全控整流电路带电动机负载的系统 ,有 2 min 0.693 d u l i l 中包括整流变压器的漏电感、电枢电感和平波电抗器和电感。前者数值都较 小，所以上式求的近似为平波电抗电感。而一般取电动机额定电流的。 mind i 5% 10% 可取为其额定值。 max 20 d ia min (5% 10%)(1 2) ddn iia 2 min 210 0.6930.693*72.765 2 d u lmh i 因为三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波的高一倍，因而所需平波电抗器 的电感量也可相应减少约一半，这也是三相桥式整流电路的一大优点。 4.4、电电容容滤滤波波的的电电容容计计算算 根据“电压下降速度相等”原则，三相桥式结构时 而负载电阻为 d d u r i 210 10.5 20 d d d u r i 容量： wiup420020*210 22 3 3 3 3.30 10 rc cf r 加此电容可以滤去电压中高频成分。 五、保护电路五、保护电路 我们采取缓冲电路,它的作用是抑制电力电子器件的内因过电压或者过电流和 du dt 电力电子技术课程设计 13 ,减少器件的开关损耗.在有缓冲电路的情况下,晶闸管开通时缓冲电容向先通过 di dt1 c 向晶闸管放电,使电流先上一个台阶,以后因为有抑制电路的,的上速度减慢。 2 r c i di dt1 l c i 、是在 v 关断时为中的磁场能量提供放电回路而设置的。在 v 关断时，负载 1 r 2 d 1 l 电流通过分流，减轻了的负担，抑制了和过电压。 3 d du dt 图 5.1 保护电路 六、相控电路的驱动控制六、相控电路的驱动控制 晶闸管可控整流电路是通过控制触发角的大小，即控制触发脉冲起始相位来控 制电压大小。为保证相控电路的正常工作，很重要的一点是应保证触发角的大小在 正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。 6.1、集成触发器、集成触发器 集成电路可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。随着集成电路制作技 术的提高，晶闸管触发电路的集成化已逐渐普及，现已逐步取代分立式电路。目前国 内常用的有 kj 系列和 kc 系列，两者生产厂家不同，但很相似。我根据我们的教材选 了 kj 系列 下图为 kj004 电路原理图。其中点划线内为集成电路部分。从图中可以看出，它 电力电子技术课程设计 14 与分立元件的锯齿波移相触发电路相似。可以分为同步、锯齿波形成、移相、脉冲形 成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。由 1 个 kj004 构成的触发单元可输出个相位间隔 的触发脉冲。 只需用 3 个 kj004 集成块和 1 个 kj041 集成块，即可形成六路双脉冲，再由六 个晶体管脉冲放大即构成完整的三相全控桥触发电路，如图下所示： u sa 1 2 3 4 5 6 7 11 10 9 14 13 12 8 16 15 1 2 3 4 5 6 7 11 10 9 14 13 12 8 16 15 k j 0 0 4 k j 0 0 4 -15v +15v 1 2 3 4 5 6 7 11 10 9 14 13 12 8 16 15 k j 0 0 4 r p 6r p 3 (1 6脚为 6路单脉冲输入) 1 2 3 4 5 6 7 1 1 1 0 9 1 4 1 3 1 2 8 1 6 1 5 k j041 (1510脚为 6路双脉冲输出) 至 v t1 usb u sc u p u co r 19 r 13 r 20 r 14 r 21 r 15 r 9 r 3 r 6 r 18 r 8 r 2 r 5 r 17 r 7 r 1 r 4 r 16 r 10 r 11 r 12 c 7 c 4 c 1 c 8 c 5 c 2 c 9 c 6 c 3 rp 4 rp 1 r p 5 r p 2 至 v t2至 v t3至 v t4至 v t5至 v t6 图 6.1 相控电路 其中，kj041 内部实际是由 12 个二极管构成的 6 个或门，其作用是将 6 路单脉冲 输入转换为 6 路双脉冲输出。 以上触发电路均为模拟量的，其优点是结构简单、可靠，但缺点中易受电网电压 影响，触发脉冲的不对称度较高，可达，精度你。在对精度要求高的大容量变 0 3 0 4 流装置中，越来越多地采用了数字触发电路，可获得很多的触发脉冲对称度。 而在送触发脉冲时，又加了一脉冲变压器，起电气隔离作用，对于是晶闸管起保护作 用，电路图如下： 电力电子技术课程设计 15 图 6.2 触发电路 6.26.2 触发电路的定相触发电路的定相 向晶闸管整流电路供电的交流电源通常来自电网，电网电压的频率不是固定不变 的，而是会在允许范围内有一定的波动。触发电路除了变当保证工作频率与主电路交 流电源的频率一致外，还应保证每个晶闸管的触发脉冲与施加于晶闸管的交流电压保 持固定、正确的相位关系，这就是触发电路的定相。 为保证触发电路和主电路频率一致，利用一个同步变压器，将其一次侧接入为主 电路供电的电网，由其二次侧提供同步电压信号，这样，由同步电压决定的触发脉冲 频率与主电路晶闸管电压频率始终是一致的。接下来的问题是触发电路的定相，即选 择同步电压的相位，以保证触发脉冲相位正确，触发电路的定相由多方面的因素确定， 主要包括相控电路的主电路结构、触发电路结构等。 触发电路定相的关键是确定同步信号与晶闸管阳极电压的关系。 如下给出了主电路电压与同步电压的关系示意图。 ot t1 t2 u a u b u c u 2 u a - 电力电子技术课程设计 16 对于晶闸管，其阳极与交流侧电压相接，可简单表示为所接主电路电压 1 vt a u 1 vt 为，的触发脉冲从到的范围为。 a u 1 vt 1 wt 1 wt 采用锯齿波同步的触发电路时，同步信号负半周的对应于锯齿波起点，通常使锯齿波 的上升段的为，上升段起始的和终了的线性度不好，舍去不用，使去中间的 0 240 0 30 。锯齿波的中点与同步信号的位置对应。 0 180 0 300 三相整流电路器大量用于直流电动机调速系统，且通常要求可实现再生制动，使 的触发角为。当时为整流工作，时为逆变工作。将 0 d u 0 180 0 90 0 90 确定为锯齿波的中点，锯齿波向前向后各有的移相范围。于是与同 0 90 0 90 0 90 步电压的对应，也就与同步电压的对应。对应于阳极电压 0 300 0 0 0 210 0 01 vt 的位置对应，则其同步信号的应与的对应，说明的同步电压应滞后于 0 30 0 180a u 0 01 vt 。 a u 0 180 对于其他 5 个晶闸管，也存在同样的对应关系，即同步电压应滞后于主电路电压。 0 180 对于共阴极组的、和，他们的阴极分别与、和。 4 vt 6 vt 2 vt a u b u c u 以上分析了同步电压与主电路的关系，一旦确定了整流变压器和同步变压器的接 法，即可选定每一个晶闸管的同步电压信号。 下图给出了变压器接法的一种情况及相应的矢量图，其中主电路整流变压器为 联结，同步变压器为联结。这时，同步电压选取的结果见表 ,11d y,11,5d y d,y 11 d,y 5-11 tr ts uaubuc uaubuc- usa - usb - usc - usa - usb - usc uc usc -usa ub usb -usc -usb ua usa uab 晶闸管 1 vt 2 vt 3 vt 4 vt 5 vt 6 vt 主电路电 压 a u c u b u b u c u b u 电力电子技术课程设计 17 同步电压 sa u sc u sb u sa u sc u sb u 1112 16 1 15 1413943 5 7 8 r23 +15v+15v +15v rp1r24 r2 r20 rp4 r5 r1r3r4r6r7r8 r12 r10r11r14 r19 r13 r25 r26 r27 r28 r20r22 r16 r17 r21 r18 r15 v3 v2 v1 v18 v19 v20 v4v5v6 v12 v13 v14 v15 v16 v9 v10 v11 v8 v7 v17 vs5 vs1 vs2 vs3 vs4 vs6 vs7 vs8 vs9