第5章_晶闸管相控触发电路(08.10) (2)

第五章晶闸管相控触发电路 5 1对相控触发电路的基本要求 5 2控制角a的移相控制方法 5 3相控触发电路的同步方式及输出 5 4单结晶体管移相触发电路 5 5垂直移相相控触发电路举例 晶闸管相控触发电路 晶闸管门极驱动电路也称为触发电路 晶闸管通常采用相位控制方式 一般晶闸管变流电路的控制框图 晶闸管相控触发电路 控制电路 综合系统信息进行处理 产生和负载所需电压相适应的相位控制信号 同步电路 获得与交流源同步的正弦交流信号 确定各元件自然换相点和移相范围 驱动电路 移相脉冲信号进行整形处理 产生所需的触发脉冲信号 移相控制电路 由相位控制信号和同步信号结合 产生移相脉冲信号 同时有隔离电路 通常采用脉冲变压器 光电耦合器和光导纤维 5 1对相控触发电路的基本要求 一 晶闸管的门极伏安特性 晶闸管门极伏安特性 图 a 为门极伏安特性区域 0D为低阻特性 0G为高阻特性 图 b 为图 a 中0ABC0的放大图形 0HIJ0区域为不触发区 当晶闸管门极施加的触发电压 电流在该范围内时 任何合格的晶闸管元件都不会被触发 从而确定了晶闸管的抗干扰性能 ABCJIHA区域为不可靠触发区 当晶闸管门极施加的触发电压 电流在该区域时 有的晶闸管可以触发开通 有的则不能触发开通 因此 触发电路产生的触发信号也不应该落在该区域中 对相控触发电路的基本要求 晶闸管门极伏安特性 ADEFGCBA区域为可靠触发区 当晶闸管门极施加的触发电压 电流在该范围时 所有合格元件均能可靠触发开通 则可以保证合格元件的通用性 二 对相控触发电路的基本要求 1 触发电路的触发信号必须在晶闸管门极伏安特性的可靠触发区 同时要求脉冲功率不超过允许瞬时最大功率限制线和平均功率限制线 2 触发脉冲应具有一定的宽度 触发脉冲消失前 阳极电流应能上升至擎住电流 保证晶闸管可靠开通 3 触发脉冲应满足晶闸管电路的工作要求 对相控触发电路的基本要求 采用强触发脉冲的目的是 缩小晶闸管管间开通时间的差异 有利于动态均流和均压 4 触发脉冲与主电路电源电压必须同步 并保持与工作状态相适应的相位关系 5 触发电路应保证变流电路各元件触发脉冲的对称性 6 相控触发电路应采取电磁兼容技术措施 防止因各方面的电磁干扰而出现失控 5 2控制角a的移相控制方法 晶闸管相控触发电路中 实现触发脉冲随控制信号变化作相位移动的控制为移相控制 一 延时移相控制方法 延时移相控制方法由同步环节提供自然换相点 再由自然换相点开始计时 以控制角对应的延时时间确定触发脉冲产生的时刻 控制角a的移相控制方法 二 垂直移相控制方法 垂直移相控制电路 对usy有什么要求 单调增函数 1 线性垂直移相控制方法 线性垂直移相控制方法 垂直移相控制方法 线性垂直移相控制方法 线性垂直移相控制方法 垂直移相控制方法 2 余弦交点移相控制方法 余弦交点移相控制方法 余弦交点移相控制方法 余弦交点移相控制方法 5 3相控触发电路的同步方式及输出 一 同步方式 同步信号 与电网电压严格同步的基准信号 阻容移相滤波电路及电压相位关系 主电路电源电压经同步变压器降压 再经阻容移相 便可获得符合要求的同步信号 尽管利用同步变压器可以获得适宜相位的电压信号 为了滤除电网电压中有影响的干扰信号 提供抗干扰性能 同步变压器输出端通常设有如图所示的阻容滞后移相滤波电路 同步方式 同步方式的分类 单相同步 利用各晶闸管自然换相点间有固定的相位关系特点 用一个元件的同步电路准确提供各元件的自然换相点 按相同步 独立同步 每个晶闸管都有相对独立的相控触发电路 为使各晶闸管具有相同的控制角 各相触发电路采用同一控制电压进行移相控制 为实现三相主电路工作的对称性 要求三相移相控制的一致性 故三相触发电路由同一个控制电压控制 相控触发电路的同步方式及输出 二 触发脉冲的功率放大和输出 触发电路一般是由相对独立的低压直流电源供电的单元 为保证触发电路工作安全 应使其与主电路隔离 这样可减少主电路对触发电路及控制电路的干扰 提高可靠性 1 隔离措施 光导纤维 传递能量小 高压 价格高 光电耦合器 脉冲变压器 应用最多 传递能量小 触发脉冲的功率放大和输出 脉冲变压器输出的典型电路 脉冲变压器电路和磁路 相控触发电路的同步方式及输出 脉冲变压器输出的典型电路 脉冲变压器电路和磁路 5 4单结晶体管移相触发电路 单结晶体管移相触发电路是一种较简单的触发电路 采用延时移相方法 主要用于小功率单相或三相半波晶闸管整流装置 一 单结晶体管 单结晶体管图形符号和等效电路 1 结构 2 单结晶体管工作原理 上述工作区域为单结晶体管的截止区 1 1 单结晶体管工作原理 1 单结晶体管工作原理 1 二 单结晶体管弛张振荡电路 单结晶体管弛张振荡电路及波形 1 电路结构 2 工作原理 1 1 1 单结晶体管弛张振荡电路 单结晶体管弛张振荡电路及波形 三 具有同步环节的单结晶体管触发电路 单结晶体管同步触发电路 具有同步环节的单结晶体管触发电路 实际应用中 常用晶体管V代替可调电阻器Re 以便实现自动移相 同时脉冲的输出一般通过脉冲变压器TP 以实现触发电路与主电路的电气隔离 带输出脉冲变压器的单结晶体管触发电路 5 5垂直移相相控触发电路举例 输出可为双窄脉冲 适用于有两个晶闸管同时导通的电路 也可为单窄脉冲 五个基本环节 同步环节 锯齿波的形成和脉冲移相 脉冲的形成与放大 此外 还有强触发和双窄脉冲形成环节 锯齿波垂直移相相控触发电路 1 同步环节 同步 要求触发脉冲的频率与主电路电源的频率相同且相位关系确定 工作过程 35 同步环节 工作过程 36 2 锯齿波的形成和移相控制 锯齿波的形成 由V1 V2 V3 R3 R4 R5 C2 RP1 RW1组成 其中 V1 RP1 R3 RW1组成恒流源 V3 R5为射级输出器 37 2 锯齿波的形成和移相控制 锯齿波的形成 同步开关V2周期性变化时 C2端形成一锯齿波 锯齿波是由开关V2管来控制的 锯齿波的频率 由同步变压器所接的交流电压决定 V2管的开关频率 锯齿波起点 V2由导通变截止期间产生锯齿波 起点基本就是同步电压由正变负的过零点 斜率由RP1调节 锯齿波的宽度 V2截止状态持续的时间 取决于充电时间常数R1C1 38 移相控制 2 锯齿波的形成和移相控制 由V3 V4组成 移相控制有三个信号 up 偏移电压uh 锯齿波uk 控制电压 V4基极电位由锯齿波电压uh 控制电压uk 直流偏移电压up三者作用的叠加所定 39 4 脉冲形成环节 up uh uk 0时 up uh uk 0时 34 4 脉冲形成环节 5 强触发脉冲形成环节 45 6 双窄脉冲形成环节 V5 V6构成 或 门当V5 V6都导通时 V7 V8都截止 没有脉冲输出 只要V5 V6有一个截止 都会使V7 V8导通 有脉冲输出 第一个脉冲由本相触发单元的uk对应的控制角 产生 隔60 的第二个脉冲是由滞后60 相位的后一相触发单元产生 对于三相全控桥电路 电源三相U V W为正相序时 6只晶闸管的触发顺序为VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6彼此间隔