电力电子ch5触发电路

1、第五章第五章 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路相控电路：相控电路：晶闸管可控整流电路：晶闸管可控整流电路：通过控制触发角通过控制触发角a a 的大小即控制触发脉冲起始的大小即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小。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。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 的大小的大小在正在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。

2、 晶闸管相控电路，习惯称为晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。触发电路。 大、中功率的变流器广泛应用的是大、中功率的变流器广泛应用的是晶体管触发电路晶体管触发电路，其中以，其中以同步信号同步信号为锯齿波的触发电路为锯齿波的触发电路应用最多。应用最多。5.1 单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路正弦波正弦波尖脉冲尖脉冲方脉冲方脉冲强触发脉冲强触发脉冲脉冲序列脉冲序列一、单结晶体管一、单结晶体管 单结晶体管的结构、图形符号及等效电路如图所示。单结晶体管的结构、图形符号及等效电路如图所示。 (a)(a)结构示意结构示意 (b)(b)等效电路等效电路 (c)(c)图形符号图形符号 (d)(d)外形及管脚

3、外形及管脚 U Ue eU UA A ：PNPN结反偏置，结反偏置， 只有很小的反向漏电流只有很小的反向漏电流 U Ue e= = U UA A ：I Ie e， 特性曲线与横坐标交点处特性曲线与横坐标交点处 U Ue e 上升上升 ：U Ue eU UP PUUbbbbU UD D ，单结晶体管导通，单结晶体管导通，该转折点称为峰点该转折点称为峰点P P bbbbbbbAUUrrrU121分压比分压比I IP PU Ue e U UP P：I Ie e增大增大 ，r rb1b1急剧下降急剧下降 ，U UA A达到达到最小，最小， U Ue e也最小也最小 ，达到谷点，达到谷点V V达到达到U

4、 UV V后，单结晶体管处于饱和导通状态后，单结晶体管处于饱和导通状态 二、单结晶体管自激振荡电路二、单结晶体管自激振荡电路 R Re e的值不能太大或太小，的值不能太大或太小， VVePPIUERIUE11ln11CRTfe 三、具有同步环节的单结晶体管触发电路三、具有同步环节的单结晶体管触发电路 同步电压同步电压形成环节形成环节脉冲移相脉冲移相环节环节脉冲形成脉冲形成及输出环及输出环节节5.2 同步电压为锯齿波的触发电路同步电压为锯齿波的触发电路n组成环节组成环节同步环节同步环节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脉冲形成、放大和输出环节脉冲形成、放大和输出环节双窄脉冲形成

5、环节双窄脉冲形成环节强触发及脉冲封锁环节强触发及脉冲封锁环节1. 同步环节同步环节电源负半周下降段：电源负半周下降段：VD1开通开通C1充电充电V2截止截止1. 同步环节同步环节电源负半周上升段：电源负半周上升段：VD1截止截止C1反向充电，电压升高反向充电，电压升高V2开通开通当当C1电压上升至电压上升至+1.4V时：时：V2截止截止结论结论2：V2处于截止状态的时间决定锯齿波的宽度！处于截止状态的时间决定锯齿波的宽度！第一段：电源负半周下降段第一段：电源负半周下降段第二段：电源负半周上升段至第二段：电源负半周上升段至1.4V无法改变！无法改变！+15V通过通过R1向向C1充电充电改变改变R

6、1C1，可改变，可改变V2截止时间，截止时间，进而改变锯齿波的宽度！进而改变锯齿波的宽度！结论结论4：锯齿波的宽度由：锯齿波的宽度由R1C1来决定！来决定！1. 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要求触发脉冲的频率与主电路电源的频率相同频率相同且且相位关系确定相位关系确定。锯齿波由开关锯齿波由开关V2管来控制：管来控制： V2开关的频率就是开关的频率就是锯齿波的频率：锯齿波的频率：由由同步变压器所接的交流电压决定。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：由导通变截止期间产生锯齿波：锯锯齿波起点齿波起点基本就是同步电压由正变负的基本就是同步电压由

7、正变负的过零点。过零点。 V2截止状态持续的时间就是截止状态持续的时间就是锯齿波的锯齿波的宽度：宽度：取决于充电时间常数取决于充电时间常数R1C1。220 V36V+BTP+15 VAVS+15 V-15 V-15 VX Y接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11VD142. 锯齿波的形成环节锯齿波的形成环节恒流源电路恒流源电路2. 锯齿波的形成环节锯齿波的形成环

8、节V2截止时截止时C2由由I1c充电充电c1c1c2211uI dtI tCCC2电压线性增加电压线性增加调节调节RP2，改变，改变I1c，改变电压上升率，改变电压上升率结论结论1：RP2用来调节锯齿波的斜率用来调节锯齿波的斜率结论结论2：V2处于截止状态的时间决定锯齿波的宽度！处于截止状态的时间决定锯齿波的宽度！2. 锯齿波的形成环节锯齿波的形成环节V2导通时导通时C2通过通过R4-V2放电放电由于由于R4阻值较小，放电速度很快！阻值较小，放电速度很快！即：即：V2周期性开通关断时，周期性开通关断时，V3基极得到的是锯齿波的电压。基极得到的是锯齿波的电压。V3为射极跟随器，用于减少控制回路的

9、电为射极跟随器，用于减少控制回路的电流对锯齿波电压流对锯齿波电压V3基极电位的影响基极电位的影响结论结论3：V2周期性开通关断时，周期性开通关断时，V3发射极得到的发射极得到的是锯齿波的电压！是锯齿波的电压！3. 脉冲移相环节脉冲移相环节V4基极电压是三个电压的叠加：基极电压是三个电压的叠加：1.锯齿波电压：锯齿波电压：Ue32.移相控制电压移相控制电压Uco3.直流偏移电压直流偏移电压Up3. 脉冲移相环节脉冲移相环节根据叠加定理求解根据叠加定理求解V4基极电位：基极电位： (1) Ue3独立作用在独立作用在V4基极产生电压基极产生电压Uh(2) Uco独立作用在独立作用在V4基极产生电压基

10、极产生电压Uco(3) Up独立作用在独立作用在V4基极产生电压基极产生电压UpV4基极电位：基极电位： Uh+Uco+Up3. 脉冲移相环节脉冲移相环节根据叠加定理求解根据叠加定理求解V4基极电位：基极电位： (1) Ue3独立作用在独立作用在V4基极产生电压基极产生电压Uh78he3678/ / /RRuuRRR3. 脉冲移相环节脉冲移相环节根据叠加定理求解根据叠加定理求解V4基极电位：基极电位： (2) Uco独立作用在独立作用在V4基极产生电压基极产生电压Uco68coco768/ / /RRuuRRR(3) Up独立作用在独立作用在V4基极产生电压基极产生电压Up67pp867/ /

11、 /RRuuRRR3. 脉冲移相环节脉冲移相环节Uh+Uco+UpUh+UpUco0VV4基极电位：基极电位： 当当V4基极电压基极电压Ub40.7V时，时，V4开通，输出脉冲；开通，输出脉冲； 当改变控制电压当改变控制电压Uco时，改变了时，改变了V4开通时刻，实现移相！开通时刻，实现移相！3. 脉冲移相环节脉冲移相环节Uh+Uco+UpUh+UpUco0V加入加入Up的作用：的作用： 通过改变通过改变Up，确定，确定Uco=0时，触发脉冲的初始相位！时，触发脉冲的初始相位！触发角触发角变化范围：变化范围： 0 90 180 考虑到最小触发角和最小逆变角的限制：考虑到最小触发角和最小逆变角的

12、限制：变化范围：变化范围： 30 90 150 ，即为，即为120 变化范围。变化范围。 由于锯齿两端的非线性，一般要求锯齿波宽度大于由于锯齿两端的非线性，一般要求锯齿波宽度大于180 ，通常为通常为240 。3. 脉冲移相环节脉冲移相环节Uh+Uco+UpUh+UpUco0V通常，令通常，令Uco=0，调节，调节Up，使得锯齿波与横轴的，使得锯齿波与横轴的交点为交点为240 的中央，对应于的中央，对应于=90 。=90 Uco0时：交点前移，脉冲提前，时：交点前移，脉冲提前，0时：交点前移，脉冲提前，时：交点前移，脉冲提前，90 ；Uco90 。4. 脉冲形成、放大和输出环节脉冲形成、放大和

13、输出环节220 V36V+BTP+15 VAVS+15 V-15 V-15 VX Y接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11VD14Ub4=0V4截止截止V5开通开通V6开通开通V5集电极电位：集电极电位：-15V+（0.7V+0.3V+0.3V）= -13.7VV7截止截止V8截止截止无无脉脉冲冲输输出出V5基极电位：基极电位：-15V+（0.7V+0.3V+0

14、.7V）= -13.3V+15VUc3=15V-（-13.3V）=28.3V4. 脉冲形成、放大和输出环节脉冲形成、放大和输出环节220 V36V+BTP+15 VAVS+15 V-15 V-15 VX Y接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11VD14Ub4=0.7VV4导通导通V5截止截止V7导通导通V8导通导通脉脉冲冲输输出出C3电压不能突变，电压不能突变，

15、V5基极：基极：1V-28.3V= -27.3VA点电位：点电位：0.3V+0.7V=1VV5集电极：集电极：0.7V+0.7V+0.7V=2.1VV6截止截止4. 脉冲形成、放大和输出环节脉冲形成、放大和输出环节220 V36V+BTP+15 VAVS+15 V-15 V-15 VX Y接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11VD14Uco=0.7VV4导通导通

16、V5截止截止V7导通导通V8导通导通脉脉冲冲输输出出C3通过图示支路放电和反向充电通过图示支路放电和反向充电当当V5基极电压大于基极电压大于-13.3V时，时，V5重新开通（重复）重新开通（重复）V6截止截止4. 脉冲形成、放大和输出环节脉冲形成、放大和输出环节220 V36V+BTP+15 VAVS+15 V-15 V-15 VX Y接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD

17、15VD11VD14Uco=0.7VV4导通导通V5截止截止V7导通导通V8导通导通脉脉冲冲输输出出结论：结论：(1) 脉冲前沿由脉冲前沿由V4导通时刻确定；导通时刻确定； (2) V 5、V6截止持续的时间为脉冲截止持续的时间为脉冲宽度，由宽度，由R11C3确定！确定！V6截止截止5. 双窄脉冲形成环节双窄脉冲形成环节V5，V6为或门：为或门：V5，V6全部导通时，全部导通时，V7、V8截止，无脉冲输出；截止，无脉冲输出；V5，V6有一个截止时，有一个截止时，V7、V8导通，输出脉冲。导通，输出脉冲。第一个脉冲：本相触发电路第一个脉冲：本相触发电路V4由截止由截止变为导通，变为导通，V5关断，输出脉冲！关断，输出脉冲！第二个脉冲：下一相触发电路触发时第二个脉冲：下一相触发电路触发时刻将信号作用到本相触发电路刻将信号作用到本相触发电路V6基极，基极，V6关断，输出脉冲！关断，输出脉冲！5. 双窄脉冲形成环节双窄脉冲形成环节内双脉冲电路内双脉冲电路V5、V6构成构成“或或”门门 当当V5、V6都