第三章 门极触发电路2008

1、安徽师范大学智能控制技术实验室 第三章 门极触发电路 安徽师范大学智能控制技术实验室 安徽师范大学智能控制技术实验室 直流信号 交流信号 脉冲信号 安徽师范大学智能控制技术实验室 晶闸管的触发电路要求晶闸管的触发电路要求 作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时 刻由阻断转为导通 广义上讲，还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路 晶闸管触发电路应满足下列要求： 形状要求： 触发脉冲应有足够的幅度和功率 触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通（结合擎住电流的概念） 脉冲前沿要陡 同步和移相： 与主电路同步并有一定的移相范围 不超过门极电压、电流定额，且在可靠触发区域之内 应有良好的抗

2、干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离 安徽师范大学智能控制技术实验室 3.2 单结晶体管触发电路 相控电路：相控电路： 晶闸管可控整流电路，通过控制触发角a a的大小即控制触发 脉冲起始相位来控制输出电压大小。 采用晶闸管相控方式时的交流电力变换电路和交交变频电路。 相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制 为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角a a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。 晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。 安徽师范大学智能控制技术实验室 3.2 单结晶体管触发电路 单结晶体管UJT 单结晶体管脉冲形成电路 用电位控制移相的单结晶体管触发电路 单相

3、半控桥式整流电路 动画演 示 动画演 示 安徽师范大学智能控制技术实验室 3.3 晶体管触发电路 大、中功率的变流器广泛应用的是晶体 管触发电路，其中以同步信号为锯齿波 的触发电路应用最多。 安徽师范大学智能控制技术实验室 3.3. 锯齿波触发电路 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。 三个基本环节：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成 和脉冲移相、同步环节。此外，还有强触发和双窄 脉冲形成环节。 图2-54 同步信号为锯齿波的触发电路 输出脉冲波形 p85 安徽师范大学智能控制技术实验室 3.3. 锯齿波触发电路 1. 脉冲形成环节脉冲形成环节 V4、V5 脉冲

4、形成 V7、V8 脉冲放大 控制电压uco加在V4 基极上 图3-54 同步信号为锯齿波的触发电路 220 V36V + B TP +15 V A VS +15 V -15 V-15 VX Y 接封锁信号 R Q uts VD 1 VD 2 C 1 R2 R 4 TS V 2 R5 R8 R6 R7 R3 R9 R10 R11R12 R13 R14 R16 R15 R 18 R17 RP 1 uco up C 2 C 3 C 3 C 5 C 6 C 7 R1 RP 2 V 1 I1c V 3 V 4 V 6 V 5 V 7 V 8 VD 4 VD 10 VD 5 VD 6 VD 7 VD 9

5、VD 8 VD 15 VD 11VD14 脉冲前沿由V4导通时刻确定，脉冲宽度与反向充电回路时间 常数R11C3有关。 电路的触发脉冲由脉冲变压器TP二次侧输出，其一次绕组接 在V8集电极电路中。 动画 演示 安徽师范大学智能控制技术实验室 3.3. 锯齿波触发电路 2. 锯齿波的形成和脉冲移相环节锯齿波的形成和脉冲移相环节 锯齿波电压形成的方案较多，如采用自举式电 路、恒流源电路等；本电路采用恒流源电路。 恒流源电路方案恒流源电路方案，由V1、V2、V3和C2等元件组成 V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路 图3-54 同步信号为锯齿波的触发电路 安徽师范大学智能控制技术实验室 3.3.

6、锯齿波触发电路 3. 同步环节同步环节 同步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。 锯齿波是由开关V2管来控制的。 V2开关的频率就是锯齿波的频率锯齿波的频率由同步变压器所接的交流 电压决定。 V2由导通变截止期间产生锯齿波锯齿波起点锯齿波起点基本就是同步 电压由正变负的过零点。 V2截止状态持续的时间就是锯齿波的宽度锯齿波的宽度取决于充电时间 常数R1C1。 安徽师范大学智能控制技术实验室 3.3. 锯齿波触发电路 4. 双窄脉冲形成环节双窄脉冲形成环节 内双脉冲电路 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

7、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uco对应的控制角a a 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 （通过通过V6）。 电路波 形分析 演示 安徽师范大学智能控制技术实验室 3.4. 集成触发器 可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。 晶闸管触发电路的集成化已逐渐普及，已逐步取代分立式电 路。 KJ004 与分立元件的锯齿波移相触发电路相似,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。 图3-14 KJ004电路原理图 1112 16 1 15 1413943 5 7 8 R23 +15V+15V

8、+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 VD 1 VD 2 VD3 VD4VD5 VD6 VD 7 C1 C2 ubuco us 动画演 示 安徽师范大学智能控制技术实验室 3.4. 集成触发器 Kj004集成触发电路的各

9、点波形 P88，图3.5 Kj004在单相桥式可控整流电路中的 应用 P89，图3.6 安徽师范大学智能控制技术实验室 3.4. 集成触发器 完整的三相全控桥触发电路完整的三相全控桥触发电路 3个KJ004集成块和1个KJ041集成块，可形成六路双脉冲， 再由六个晶体管进行脉冲放大即可。 usa 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 KJ004 KJ004 -15 V +15 V 1 2 3 4 5 6 7 11 10 9 14 13 12 8 16 15 KJ004 RP 6

10、RP 3 (1 6 脚为 6路单脉冲输入) 1 2 3 4 5 6 7 11 10 9 14 13 12 8 16 15 KJ 041 (1510 脚为 6路双脉冲输出) 至 VT 1 usb usc upuco R19 R13 R20 R14 R21 R15 R9 R3 R6 R18 R8 R2 R5 R17 R7 R1 R4 R16 R10R11 R12 C7 C4 C1 C8 C5 C2 C9 C6 C3 RP 4 RP 1 RP 5 RP 2 至 VT 2 至 VT 3 至 VT 4 至 VT 5 至 VT 6 图3-57 三相全控桥整流电路的集成触发电路 安徽师范大学智能控制技术实验

11、室 3.4. 集成触发器 KJ041内部是由12个二极管构成的6个或门。 也有厂家生产了将图3-57全部电路集成的集 成块，但目前应用还不多。 外双脉冲电路：P89图3. 6 动画演 示 安徽师范大学智能控制技术实验室 3.5 数字触发器 3.5.1 硬件构成 的数字触发器 (p91图3.7) 3.5.2 微机数字 触发器（p92 图3.9） 模拟与数字触发电路 以上触发电路为模拟模拟的， 优点：结构简单、可靠； 缺点：易受电网电压影响，触 发脉冲不对称度较高， 可达 34，精度低。 数字数字触发电路：脉冲对称度很 好，如基于8位单片机的数字触 发器精度可达0.7 1.5 。 安徽师范大学智能

12、控制技术实验室 3.6 触发电路的定相 触发电路的定相触发电路应保证 每个晶闸管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。 P95，图3.12 触发器定相结构图 安徽师范大学智能控制技术实验室 3.6 触发电路的定相 触发器的定相方法： 根据触发器特性，分析触发器输出脉冲相对于它的同 步电压相位关系，即找出触发延迟角从0度到最大角 相对于同步电压的相位区间。 根据主电路图，以主电路中任一只晶闸管（一般以编 号为1）为例，分析晶闸管最小和最大触发延时角向对 于主电路交流电压的相位区间。 确定主变压器和同步变压器的连接组以保证满足上述 同步电压与主电路交流电压的相位差，确定其中

13、一只 触发器的同步电压及触发器输出，其余触发器的同步 电压可以类推，以完成触发器定相（三相变压器的连 接组见图3.13） 三相全控桥锯齿波出发电路的定相（例3.1）p9596 安徽师范大学智能控制技术实验室 3.6 触发电路的定相 措施：措施： 同步变压器原边接入为主电路供电的电网，保 证频率一致。 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。 O t t1 t 2 u a u b uc u2 u a - 三相全控桥中同步电压与主电路电压关系示意图 安徽师范大学智能控制技术实验室 3.6 触发电路的定相 变压器接法：主电路整流变压器为/y-11联结，同 步变压器为/y-11,5联

14、结。 D,y 11 D,y 5-11 TR TS uAuBuC uaubuc- u sa - u sb - u sc - u sa - u sb - u sc U c U sc -U sa U b U sb -U sc -U sb U a U sa U AB 图2-59 同步变压器和整流变压器的接法及矢量图 安徽师范大学智能控制技术实验室 3.6 触发电路的定相 表3-4 三相全控桥各晶闸管的同步电压（采用图2-59变压器接法时） 晶闸管VT1VT2VT3VT4VT5VT6 主电路电压+ua-uc+ub-ua+uc-ub 同步电压-usa+usc-usb+usa-usc+usb 为防止电网电压

15、波形畸变对触发电路产生干扰，可对同 步电压进行R-C滤波，当R-C滤波器滞后角为60时，同 步电压选取结果如表2-5所示。 表3-5 三相桥各晶闸管的同步电压（有R-C滤波滞后60） 晶闸管VT1VT2VT3VT4VT5VT6 主电路电压+ua-uc+ub-ua+uc-ub 同步电压+usb-usa+usc-usb+usa-usc 安徽师范大学智能控制技术实验室 3小结：小结： 用于晶闸管可控整流电路等相控电路的驱 动控制，即晶闸管的触发电路。重点熟悉 锯齿波移相的触发电路的原理，了解集成 触发芯片及其组成的三相桥式全控整流电 路的触发电路，建立同步的概念，掌握同 步电压信号的选取方法。 安徽师范大学智能控制技术实验室 小结小结思考题：思考题： 概念：概念： 门极信号的种类门极信号的种类 对门极信号的要求对门极信号的要求 门极触发电路