电力电子第二章

1、第二章第二章 三相相控整流电路三相相控整流电路第一节三相半波相控整流电路第一节三相半波相控整流电路第二节三相桥式相控整流电路第二节三相桥式相控整流电路第三节整流电路的换相压降、外特性和直流电动机的机械特性第三节整流电路的换相压降、外特性和直流电动机的机械特性第五节晶第五节晶 闸闸 管管 相相 控控 触触 发发 电电 路路 第四节晶闸管的保护与容量扩展第四节晶闸管的保护与容量扩展第六节第六节触发脉冲与主电路电压的同步触发脉冲与主电路电压的同步脉冲变压器与防误触发措施脉冲变压器与防误触发措施三相电压介绍三相电压介绍ABCabc原边原边形接法形接法副边副边Y形接法形接法b ctUuasin22)12

2、0_sin(202tUub)120sin(202tUuca三相电压波形三相电压波形wtu2三相可控整流电路三相可控整流电路一、三相半波（三相零式）不可控整流电路一、三相半波（三相零式）不可控整流电路第一节三第一节三 相相 半半 波波 相相 控控 整整 流流 电电 路路变压器为三角形星形联变压器为三角形星形联结，三只整流管的三个阳极分结，三只整流管的三个阳极分别接到变压器二次侧，阴极连别接到变压器二次侧，阴极连在一起接到负载端，称为共阴在一起接到负载端，称为共阴接法。接法。直流平均电压值为直流平均电压值为整流输出电压整流输出电压u ud d和管子二端电压和管子二端电压u uDD的波形在调试的波形

3、在调试与维修时很有用，根据波形可判断各元件的工作是否正与维修时很有用，根据波形可判断各元件的工作是否正常以及故障出在何处。常以及故障出在何处。abca0 t三相半波可控整流电路，三相半波可控整流电路，对脉冲要求，一个周期需对脉冲要求，一个周期需三个脉冲，相邻脉冲间隔三个脉冲，相邻脉冲间隔120。A AB BC CabcVT1VT2VT3RdVT1、VT2、VT3共阴极接共阴极接法，阳极电位高者先导通法，阳极电位高者先导通自然换相点，自然换相点，定义为定义为 =0结论：三相半波结论：三相半波距距 离坐标原点为离坐标原点为30二、三相半波相控整流电路二、三相半波相控整流电路将整流管换成晶闸管即为三

4、相半波相控整流电路。将整流管换成晶闸管即为三相半波相控整流电路。（一）电阻负载（一）电阻负载 30 时，负载端电压时，负载端电压波形是断续的波形是断续的dabcau0 tabcaud0 t0 30 时，负载端时，负载端电压波形是连续的电压波形是连续的结论结论 整流电压平均值的计算整流电压平均值的计算 （1）30 时，负载电流连续，有：时，负载电流连续，有： 当当a=0时，时，Ud最大，为最大，为 。 （2）30 时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：此时有： cos17.1cos263)(sin2321226562dUUttdUU（2-14）2d0d1

5、7.1UUU)6cos(1675. 0)6cos(1223)(sin2321262UttdUUd三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路（二）大电感负载输出直流电压为输出直流电压为输出电流平均值为输出电流平均值为流过晶闸管的平均电流与有效电流分别为流过晶闸管的平均电流与有效电流分别为由于变压器二次侧流过晶闸管电流为120 o底宽的矩形波电流为：一次电流有效值I1为变压器一次、二次功率分别为 由上述计算可见，变压器一次电流与功率小于二次是由于二次电流存在直流分量的缘故。此时整流变压器的功率用平均值S来衡量在某些整流装置中，考虑能共用一块大散热器与安装方便采在某些整流装置中，考虑能共用一块大散热器

6、与安装方便采用共阳接法，缺点是要求三个管子的触发电路的输出端彼此绝缘。用共阳接法，缺点是要求三个管子的触发电路的输出端彼此绝缘。三、共阳接法三相半波相控整流电路三、共阳接法三相半波相控整流电路第二节三第二节三 相相 桥桥 式式 相相 控控 整整 流流 电电 路路为了克服三相半波电路的缺点，利用共阴与共阳接为了克服三相半波电路的缺点，利用共阴与共阳接法对于整流变压器电流方向相反的特点，用一个变压器法对于整流变压器电流方向相反的特点，用一个变压器同时对共阴与共阳两组整流电路供电。同时对共阴与共阳两组整流电路供电。一、三相桥式全控整流电路一、三相桥式全控整流电路所以三相桥式电路实质上是三相半波共阴与

7、共阳极组的串联。所以三相桥式电路实质上是三相半波共阴与共阳极组的串联。 1、每个管子导通的、每个管子导通的顺序为：顺序为：123456，间隔为间隔为60o。2、触发脉冲可采用、触发脉冲可采用两种触发形式：一种两种触发形式：一种是间隔是间隔60o双窄脉冲，双窄脉冲，另一种是宽脉冲触发，另一种是宽脉冲触发，每一个脉冲的宽度大每一个脉冲的宽度大于于60o通常取通常取90o。当电路控制角当电路控制角60o时输出电压波形：时输出电压波形：当电路控制角当电路控制角60o时时电感性负载电感性负载的输出电压的输出电压波形：波形：三相桥式全控整流电路的特点三相桥式全控整流电路的特点（1）2管同时通形成供电回路，

8、其中共阴极组和共阳极管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各组各1管，且不能为同管，且不能为同1相器件。相器件。（2）对触发脉冲的要求：）对触发脉冲的要求： 按按VT1到到VT6的顺序，相位的顺序，相位依次相差依次相差60 。 共阴极组共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲的脉冲依次差依次差120 ，共阳，共阳极组极组VT4、VT6、VT2也依次差也依次差120 。 同一相的上下两个桥臂，即同一相的上下两个桥臂，即VT1与与VT4，VT3与与VT6，VT5与与VT2，脉冲相差脉冲相差180 。三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 （3）ud一周期脉动一周期脉动6次次，每次脉动的波形都一

9、样，每次脉动的波形都一样， 故该电路为故该电路为6脉波整流电路。脉波整流电路。 （4）需保证同时导通的）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲个晶闸管均有脉冲 可采用两种方法：一种是宽脉冲触发可采用两种方法：一种是宽脉冲触发 另一种是另一种是双窄脉冲触发双窄脉冲触发（常用）（常用） （5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同， 晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。二、三相桥式半控整流电路二、三相桥式半控整流电路为防止失控，也要加续流二极管。为防止失控，也要加续流二极管。当控制角时输出当控制角时输出电压波形：电压波形

10、：波形特点：波形特点：当当30o 时，时，一周期有一大一一周期有一大一小小6个波头。个波头。当控制角当控制角60o时输出电压波形时输出电压波形只剩只剩3个波头，个波头，处处临界连续临界连续；当；当控制角控制角120o时输出电压波形时输出电压波形如图。如图。移相范围：移相范围：180o小小 结结 1 对于对于电阻性负载电阻性负载，输出电流波形与输出电压波形，输出电流波形与输出电压波形ud形状相同，形状相同，Ud、Id、IVT、I2及及cos均为均为的函数；的函数； 对于对于电感性负载电感性负载，它使负载电流，它使负载电流id平直，输出电平直，输出电流波形系数减小，晶闸管导电时间延长，流过晶闸管流

11、波形系数减小，晶闸管导电时间延长，流过晶闸管的电流为一方波，而输出电压的电流为一方波，而输出电压ud波形则出现负值；波形则出现负值； 当负载为当负载为直流电动机直流电动机时，为了改善运行特性，需时，为了改善运行特性，需加平波电抗器，使负载具有大电感性质。加平波电抗器，使负载具有大电感性质。小小 结结2三相可控整流电路广泛用于三相可控整流电路广泛用于4kW以上、直流电以上、直流电压可调的场合。三相整流电路的基本形式是三相压可调的场合。三相整流电路的基本形式是三相半波整流电路，它有共阴极组接法与共阳极组接半波整流电路，它有共阴极组接法与共阳极组接法两种，三相全控桥整流电路可以看成两个三相法两种，三

12、相全控桥整流电路可以看成两个三相半波整流电路的串联。半波整流电路的串联。3三相可控整流与单相电路不同，它的自然换相三相可控整流与单相电路不同，它的自然换相点即点即=0为相邻电压的交点，距相电压波形原为相邻电压的交点，距相电压波形原点为点为30。三相半波三相半波可控整流电路的输出电压波可控整流电路的输出电压波形为三相相电压的一部分，形为三相相电压的一部分，一周期有三个波头一周期有三个波头；而而三相桥式整流三相桥式整流电路的输出电压波形是六个线电电路的输出电压波形是六个线电压的一部分，压的一部分，一周期有六个波头一周期有六个波头； 小小 结结 4相控整流电路对直流负载来说，可以看成具有一定相控整流

13、电路对直流负载来说，可以看成具有一定内阻的可调直流电源。内阻主要是内阻的可调直流电源。内阻主要是变压器漏抗变压器漏抗在晶闸在晶闸管换相时造成，内阻的大小为管换相时造成，内阻的大小为mXB2。 5相控整流装置的缺点是功率因数较低。且相控整流装置的缺点是功率因数较低。且控制角越控制角越大，功率因数越低。大，功率因数越低。并且非正弦电流的高次谐波分量并且非正弦电流的高次谐波分量对电网有不利影响。在使用时特别是大容量的场合要对电网有不利影响。在使用时特别是大容量的场合要尽量设法减小这些影响。尽量设法减小这些影响。 第三节整流电路的换相压降、外特性和直流电动机的机械特性第三节整流电路的换相压降、外特性和

14、直流电动机的机械特性第三节整流电路的换相压降、外特性和直流电动机的机械特性第三节整流电路的换相压降、外特性和直流电动机的机械特性以三相半波电路为例：以三相半波电路为例：VT1换相至换相至VT2的过程：的过程： 因因a、b两相均有漏感两相均有漏感LB ，故，故ia、ib均不能突变，均不能突变，于是于是VT1和和VT2同时导通，相当于将同时导通，相当于将a、b两相短路，两相短路，在两相组成的回路中产生在两相组成的回路中产生环流环流ik。ik=ib是逐渐增大的，是逐渐增大的，而而ia=Id-ik是逐渐减小的。当是逐渐减小的。当ik增大到等于增大到等于Id时，时，ia=0，VT1关断关断,换流过程结束

15、。换流过程结束。由于LB的存在，使得晶闸管的换流不能瞬时完成，在换相过程中会出现两条电路同时导电的所谓重叠导通现象。一、换相期间的输出电压一、换相期间的输出电压换流期间换流期间输出直流电压为输出直流电压为 换相过程中，换相过程中，整流输出电压整流输出电压ud为同时导通的两个为同时导通的两个晶闸管所对应的两个相电压的平均值。晶闸管所对应的两个相电压的平均值。这导致这导致ud的波的波形出现一个明显的缺口。同时各相的电流也不是突变形出现一个明显的缺口。同时各相的电流也不是突变的。的。 式中的式中的X XB B为变压器每相折算到二次侧的漏抗，此值可根据变压器的铭牌为变压器每相折算到二次侧的漏抗，此值可

16、根据变压器的铭牌数值求得，数值求得，U U2e2e，I I2e2e为变压器二次额定电压电流，为变压器二次额定电压电流，U Ud1d1为变压器短路电压比，一般为为变压器短路电压比，一般为5 51212。 换相压降换相压降Ud与不考虑变压器漏感时相比，与不考虑变压器漏感时相比，ud 平均值降低的多少。平均值降低的多少。 换相压降相当于阴影部分的面积的平均值，它使得输换相压降相当于阴影部分的面积的平均值，它使得输出的整流电压下降。出的整流电压下降。 换相重叠角换相重叠角换相过程持续的时间，用电角度换相过程持续的时间，用电角度表示表示换相重叠角换相重叠角的计算的计算可见，可见， 随其它参数变化的规律：

17、随其它参数变化的规律： （1） Id越大则越大则 越大；越大； （2） XB越大越大 越大；越大； （3） 当当 90 时，时， 越小越小 越大。越大。msinU2IX)cos(cos2dB变压器漏感对整流电路影响变压器漏感对整流电路影响： （1） 出现换相重叠角出现换相重叠角 ，整流输出电压平，整流输出电压平均值均值Ud降低，电压的脉动系数也增加；降低，电压的脉动系数也增加； （2） 换相使电网电压出现缺口，造成波形换相使电网电压出现缺口，造成波形畸变，成为干扰源。畸变，成为干扰源。二、相控整流电路的外特性二、相控整流电路的外特性 相控整流电路对直流负载来说是一个带内阻的可变直流电源。相控整

18、流电路对直流负载来说是一个带内阻的可变直流电源。直流输出电压为直流输出电压为式中，式中，d0d0coscos为空载直流输出电压；为空载直流输出电压；i i为整流桥内阻；三为整流桥内阻；三相半波电路电流只流过一个管子相半波电路电流只流过一个管子n n取取1 1，三相桥式，三相桥式n n取取2 2。RTud0cosmXB/2nUidZudUdIdId1Ud0cos112IH0晶闸管相控整流电路供电的直流电动机调速系统，具有起晶闸管相控整流电路供电的直流电动机调速系统，具有起动性能好、调速范围宽、动态和静态性能好等优点。此类调整动性能好、调速范围宽、动态和静态性能好等优点。此类调整装置应特别注意以下

19、两个特殊问题：装置应特别注意以下两个特殊问题：晶闸管电路输出的直流晶闸管电路输出的直流电压是脉动的，如主电路平波电感量不够大或电动机轻载或空电压是脉动的，如主电路平波电感量不够大或电动机轻载或空载时均会出现电流不连续，而电流连续与不连续时电动机的机载时均会出现电流不连续，而电流连续与不连续时电动机的机械特性差别很大。械特性差别很大。由于晶闸管的单向导电特性，整流装置的由于晶闸管的单向导电特性，整流装置的输出电流不能反向，因此当电机需要可逆运转时，必须用开关输出电流不能反向，因此当电机需要可逆运转时，必须用开关切换电机电枢成励磁，要求高的需增添另一套反向整流装置。切换电机电枢成励磁，要求高的需增

20、添另一套反向整流装置。三、晶闸管相控整流电路供电的直流电动机机械特性三、晶闸管相控整流电路供电的直流电动机机械特性（一）电流连续时直流电动机的机械特性（一）电流连续时直流电动机的机械特性（二）电流断续时直流电动机的机械特性（二）电流断续时直流电动机的机械特性2 2）理想空载转速）理想空载转速n no o升高。升高。n no o是是指电动机电流指电动机电流I Id d为零时的转速。为零时的转速。 1 1）机械特性变软，即电动机）机械特性变软，即电动机轴上负载转矩很小的变化能引轴上负载转矩很小的变化能引起转速很大的变化。起转速很大的变化。一、过电压保护一、过电压保护根据产生的原因过电压可分两类：开

21、、关过程根据产生的原因过电压可分两类：开、关过程中的中的操作过电压操作过电压与雷击干扰的与雷击干扰的浪涌过电压浪涌过电压。研究过。研究过电压保护主要是了解过电压产生的原因与特性，采电压保护主要是了解过电压产生的原因与特性，采取适当的保护措施，使电路开关时出现的过电压限取适当的保护措施，使电路开关时出现的过电压限制在晶闸管额定电压范围内，使制在晶闸管额定电压范围内，使浪涌过电压浪涌过电压限制在限制在晶闸管断态正反向不重复峰值电压晶闸管断态正反向不重复峰值电压U UDSMDSM、U URSMRSM值值以下，保证装置正常工作。以下，保证装置正常工作。 第四节晶闸管的保护与容量扩展第四节晶闸管的保护与

22、容量扩展（一）晶闸管关断过电压及其保护（一）晶闸管关断过电压及其保护这个电动势与外电压串联，反向加在已恢复阻断的晶闸管上，这个电动势与外电压串联，反向加在已恢复阻断的晶闸管上，此过电压值可达工作峰值电压的此过电压值可达工作峰值电压的5 56 6倍。倍。对于这种尖峰状的瞬时过电压，常用的方法是晶闸管两端并对于这种尖峰状的瞬时过电压，常用的方法是晶闸管两端并接电容，利用电容电压不能突变的特性吸收尖峰过电压，把它限接电容，利用电容电压不能突变的特性吸收尖峰过电压，把它限制在允许范围内。制在允许范围内。（二）交流侧过电压及其保护（二）交流侧过电压及其保护 交流侧电路在接通、断开时会出现过电压，通常发生

23、在下交流侧电路在接通、断开时会出现过电压，通常发生在下列几种情况：列几种情况：由高压电源供电或电压比很大的变压器供电，由高压电源供电或电压比很大的变压器供电，在一次侧合闸瞬间，由于一、二次绕组之间存在分布电容使高在一次侧合闸瞬间，由于一、二次绕组之间存在分布电容使高压耦合到低压出现过电压。压耦合到低压出现过电压。阻容参数阻容参数解决办法是在单相变压器二次侧或三相变压器二次侧星形中点与地之解决办法是在单相变压器二次侧或三相变压器二次侧星形中点与地之间并联间并联o o5F5F左右电容，也可在变压器一、二次绕组间加屏蔽层。左右电容，也可在变压器一、二次绕组间加屏蔽层。与整流装置并联的其它负载或装置直

24、流侧断开时，因电源回路电感与整流装置并联的其它负载或装置直流侧断开时，因电源回路电感产生感应电动势造成过电压。产生感应电动势造成过电压。整流变压器空载且电源电压过零时一整流变压器空载且电源电压过零时一次侧断电，因变压器励磁电流突变导致二次侧感应瞬时过电压。一般次侧断电，因变压器励磁电流突变导致二次侧感应瞬时过电压。一般来说，开关速度越快过电压越高。来说，开关速度越快过电压越高。 （三）过电压保护器件（三）过电压保护器件对于电网遭受雷击或从电网侵入的干扰过电压称为偶发性对于电网遭受雷击或从电网侵入的干扰过电压称为偶发性浪涌电压，要求高的场合通常采用阀型避雷器。浪涌电压，要求高的场合通常采用阀型避

25、雷器。目前已大量采用压敏电阻等非线性元件，它是以氧化锌为基目前已大量采用压敏电阻等非线性元件，它是以氧化锌为基体的金属氧化物，有两个电极，极间充填有氧化铋等晶粒。正常体的金属氧化物，有两个电极，极间充填有氧化铋等晶粒。正常电压时晶粒呈高阻态仅有电压时晶粒呈高阻态仅有100A100A左右的漏电流，过电压时引起左右的漏电流，过电压时引起电子雪崩呈低阻使电流迅速增大吸收过电压。电子雪崩呈低阻使电流迅速增大吸收过电压。压敏电阻具有伏安特性。压敏电阻具有伏安特性。主要参数为：主要参数为：漏电流为漏电流为mm时的时的额定电压值额定电压值e e亦称亦称1mA 1mA ，残压比为放残压比为放电电流达规定值电电

26、流达规定值I IY Y时时的电压的电压U UY Y与与1mA1mA之之比。比。允许通流容量允许通流容量为规定脉冲波形下允为规定脉冲波形下允许通过的最大冲击电许通过的最大冲击电流。流。二、过电流保护二、过电流保护晶闸管装置可能采用的几种过电流保护措施晶闸管装置可能采用的几种过电流保护措施1 1）串接交流进线电抗或采用漏抗大的整流变压器，利用电抗限）串接交流进线电抗或采用漏抗大的整流变压器，利用电抗限制短路电流。制短路电流。2 2）电流检测和过流继电器）电流检测和过流继电器3 3）直流快速开关）直流快速开关4 4）快速熔断器）快速熔断器四、晶闸管的容量扩展四、晶闸管的容量扩展（1）晶闸管串联）晶闸

27、管串联由于晶闸管由于晶闸管两端的阻容吸收两端的阻容吸收电路在串联时可电路在串联时可起动态均压作用，起动态均压作用，故不必再另接电故不必再另接电阻电容。阻电容。（2 2）晶闸管并联）晶闸管并联器件并联，若一个管子先导通且管压降较低时，可能导致其它器件并联，若一个管子先导通且管压降较低时，可能导致其它并联管子不能触发导通，使先导通的管子承担全部电流而烧毁。因并联管子不能触发导通，使先导通的管子承担全部电流而烧毁。因此必须采用强触发，提高触发脉冲前沿以缩短管子开通时间，达到此必须采用强触发，提高触发脉冲前沿以缩短管子开通时间，达到尽量保持导通一致。因此，非不得已最好不采用管子并联的做法。尽量保持导通

28、一致。因此，非不得已最好不采用管子并联的做法。第五节晶第五节晶 闸闸 管管 相相 控控 触触 发发 电电 路路 一、同步电压为正弦波的触发电路一、同步电压为正弦波的触发电路二、同步电压为锯齿波的触发电路二、同步电压为锯齿波的触发电路 输出可为输出可为双窄脉冲双窄脉冲，也可为单窄脉冲；，也可为单窄脉冲；三个基本环节：三个基本环节：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移相、冲移相、。此外，还有。此外，还有强触发强触发和和双窄脉冲形成双窄脉冲形成环节。环节。220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VX Y接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4

29、TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11VD14脉冲的形成脉冲的形成与放大与放大锯齿波的形成锯齿波的形成和脉冲移相和脉冲移相同步环节同步环节强触发强触发220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VX Y接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV

30、3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11VD14脉冲的形成脉冲的形成与放大与放大锯齿波的形成锯齿波的形成和脉冲移相和脉冲移相同步环节同步环节强触发强触发双窄脉冲形成双窄脉冲形成脉冲形成与放大环节：脉冲形成与放大环节： V4、V5 脉冲形成脉冲形成 V7、V8 脉冲放大脉冲放大脉冲形成过程：脉冲形成过程：1) uco=0时，时，V4截止截止。V5导通。导通。V7、V8处处截止，无脉冲输出。截止，无脉冲输出。电容电容C3充电至电容充电至电容两 端 电 压 接 近两 端 电 压 接 近2E1(30V)；图7.14 脉冲的形成与输出电路 2) u2) ucoc

31、o 0.7V 0.7V 时，时，V V4 4导通导通，A A点电位由点电位由+E+E1 1(+15V) (+15V) 1.0V 1.0V左右，左右，由于电容由于电容C3C3两端电压不能突变，所以两端电压不能突变，所以V V5 5基极电位基极电位 约约-2E-2E1 1(-30V)(-30V)， V V5 5立即截止立即截止。V V5 5集电极电压由集电极电压由-E-E1 1(-15V) (-15V) +2.1V(VD +2.1V(VD6 6 、V V7 7、V V8 8 三个管压降），三个管压降），V V7 7、V V8 8导通导通，开始开始输出触发脉冲输出触发脉冲。3)3)电容电容C C3

32、3放电和反向充电，使放电和反向充电，使V V5 5基极电位基极电位 ，直到，直到u ub5b5-E E1 1(-15V)(-15V)，V V5 5又重新导通。使又重新导通。使V V7 7、V V8 8截止，输出脉冲终止。截止，输出脉冲终止。结论：脉冲前沿由结论：脉冲前沿由V V4 4导通时刻确定，脉冲宽度与反导通时刻确定，脉冲宽度与反向充电回路时间常数向充电回路时间常数R R1111C C3 3有关有关; ;锯齿波的形成和锯齿波的形成和脉冲移相环节脉冲移相环节v 锯齿波电压形锯齿波电压形成采用恒流源成采用恒流源电路，由电路，由V1、V2、V3和和C2等等元件组成。元件组成。 V1、VS、RP2

33、和和R3为一为一 恒流恒流源电路。源电路。 工作原理：工作原理：v V2截止时，恒流源电流截止时，恒流源电流I1c对电容对电容C2充电，调节充电，调节RP2，即改变，即改变C2的恒定充电电流的恒定充电电流I1c，可见，可见RP2是是用来调节锯齿波斜率用来调节锯齿波斜率的。的。vV2导通时，因导通时，因R4很小故很小故C2迅速放电，迅速放电，ub3电位迅电位迅速降到零伏附近，形成锯齿波的下降沿速降到零伏附近，形成锯齿波的下降沿结论：结论：V2周期性地通断，周期性地通断，ub3便形成一锯齿波便形成一锯齿波同样同样ue3也是一个锯齿波。也是一个锯齿波。tICtICuccc111d1v V4基极电位由

34、锯齿波电压、控制电压基极电位由锯齿波电压、控制电压uco、直流偏移电压、直流偏移电压up三者作用的叠加所定；三者作用的叠加所定；v 令令uco=0，up为为负值时，负值时，b4点的波形由点的波形由uh+ uP 确定；确定；v M点是点是V4由截止到导通的转折点，对应脉冲的前沿；由截止到导通的转折点，对应脉冲的前沿；v 当当co0时发出的脉冲为初始脉冲，该脉冲应使主电路时发出的脉冲为初始脉冲，该脉冲应使主电路的输出电压的输出电压0。结论：结论：加加up的目的是为了确定脉冲的初始相位。的目的是为了确定脉冲的初始相位。v 当当up 确定好后，再改变确定好后，再改变uco 就可改变就可改变V4导通时刻

35、，即改导通时刻，即改变了脉冲产生的时刻，实现了脉冲移相。变了脉冲产生的时刻，实现了脉冲移相。 结论：结论：加加uco的目的是为了的目的是为了实现脉冲的移相实现脉冲的移相 uco，为整流状态；为整流状态； uco ， 为逆变状态为逆变状态脉冲移相环节脉冲移相环节偏移电压偏移电压UP控制电压控制电压UCO的施加方法：的施加方法： 三相全控桥时的情况三相全控桥时的情况:v接接感性负载感性负载，电流连续时，脉冲初始相位应定在，电流连续时，脉冲初始相位应定在 =90 ；如果是可逆系统，需要在整流和逆变状态下工作，如果是可逆系统，需要在整流和逆变状态下工作，要求脉冲的移相范围理论上为要求脉冲的移相范围理论

36、上为180 （由于考虑（由于考虑 min和和min，实际一般为实际一般为120 ），由于锯齿波波形两端的非线性，因），由于锯齿波波形两端的非线性，因而要求锯齿波的宽度大于而要求锯齿波的宽度大于180 ，通常取，通常取240 。此时，令此时，令uco=0，调节调节up的大小的大小使产生脉冲的使产生脉冲的M点移至锯齿波的中点移至锯齿波的中央，相应于央，相应于 =90 的位置。的位置。v如如uco为正值，为正值，M点就向前移，控制角点就向前移，控制角 90 ，晶闸管晶闸管电路处于逆变状态。电路处于逆变状态。 同步环节同步环节同步电压波形在负半周的下同步电压波形在负半周的下降段，降段，VD1导通，导通

37、，C1被迅被迅速充电，所以速充电，所以R点点、点为点为负，负，V2基极反向偏置，基极反向偏置，V2截止。在负半周的上升段，截止。在负半周的上升段，VD1截止，截止， 15V通过通过R1给电容给电容C1反向充电，当反向充电，当Q点电位达到点电位达到1.4V时，时，V2导导通，通，Q点电位钳位在点电位钳位在1.4V直至下一个负半周。直至下一个负半周。V2截截止时间越长，锯齿波越宽。止时间越长，锯齿波越宽。该截止时间由充电时间常该截止时间由充电时间常数数R1C1决定。决定。同步环节：同步环节：V V2 2开关的频率就是锯齿波的频率；开关的频率就是锯齿波的频率； V V2 2由导通变截止期间产生锯齿波

38、由导通变截止期间产生锯齿波锯齿波起点应定在同步锯齿波起点应定在同步电压由正变负的过零点电压由正变负的过零点； V V2 2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宽度锯齿波的宽度取决于充电时取决于充电时间常数间常数R R1 1C C1 1。触发器采用触发器采用NPN晶体管，在同步电源的晶体管，在同步电源的负半周负半周产生产生锯齿波，锯齿波上升沿为产生脉冲的有效部分。锯齿波，锯齿波上升沿为产生脉冲的有效部分。该同步电压对于它所触发的该同步电压对于它所触发的SCR的主电压而言，的主电压而言，正好相差正好相差180 。所以，。所以，选择同步电压选择同步电压US应与对应应与对应晶闸管的主电

39、压反相。晶闸管的主电压反相。如：如：US1应选应选-UU； US4应选应选UU； US3应选应选-UV； US6应选应选UV； US5应选应选-UW； US2应选应选UW；v触发器采用触发器采用PNP晶体管，在同步电源的晶体管，在同步电源的正半周正半周产生锯齿波，产生锯齿波，所以，所以，选择同步电压选择同步电压US应与对应应与对应晶闸管的主电压同相。晶闸管的主电压同相。Ott1t2uaubucu2ua-对于接在对于接在Ua上的上的VT1来说，在来说，在t1 t2区间均区间均有导通的可能。这就要求触发电路能够在该区有导通的可能。这就要求触发电路能够在该区间发出脉冲。间发出脉冲。双窄脉冲形成环节双

40、窄脉冲形成环节V5、V6构成构成“或或”门门v当当V5、V6都导通时，都导通时，Uc5=-15V，V7、V8都截都截止，没有脉冲输出；止，没有脉冲输出；v只要只要V5、V6有一个截止，都会使有一个截止，都会使V7、V8导通，导通，有脉冲输出；有脉冲输出；v第一个脉冲由本相触发单元的第一个脉冲由本相触发单元的uco对应的控制对应的控制角角 产生；产生；v隔隔60 的第二个脉冲是由滞后的第二个脉冲是由滞后60 相位的后一相相位的后一相触发单元产生（通过触发单元产生（通过V6）。）。双窄脉冲形成环节双窄脉冲形成环节结论：结论：通过六块触发电路中通过六块触发电路中X、Y端的相互连接形成双窄脉冲。端的相

41、互连接形成双窄脉冲。连接图连接图如下：如下：强触发环节强触发环节 使用单相桥使用单相桥整流获得整流获得50V电源。电源。 在在V8导通前，导通前，50V电源通电源通过过R15向向C6充电。所以充电。所以B点电位处于点电位处于50V。V8导通，导通，C6迅速放电形成强脉冲，迅速放电形成强脉冲，当当UB15V时，时，VD15导通。导通。此时此时UB电位钳位在电位钳位在15V，进入触发脉冲平稳阶段。进入触发脉冲平稳阶段。当当V8截止后，截止后，50V电源重电源重新向新向C6充电，使充电，使UB =50V。C5可以提高脉冲前沿的陡可以提高脉冲前沿的陡度。度。同步信号为锯齿波的触发电路的工作波形同步信号

42、为锯齿波的触发电路的工作波形小结小结脉冲前沿由脉冲前沿由V4导通时刻确定，脉冲宽度与反向充电回路导通时刻确定，脉冲宽度与反向充电回路时间常数时间常数R11C3有关。有关。V2周期性地通断，周期性地通断，ub3便形成一锯齿波。便形成一锯齿波。加偏移电压加偏移电压up的目的是为了确定脉冲的初始相位。的目的是为了确定脉冲的初始相位。加控制电压加控制电压uco是为了实现脉冲的移相。是为了实现脉冲的移相。uco，90为整流状态；为整流状态； uco ， 90为逆变状态。为逆变状态。锯齿波起点应定在同步电压由正变负的过零点；锯齿波锯齿波起点应定在同步电压由正变负的过零点；锯齿波的宽度的宽度取决于充电时间常

43、数取决于充电时间常数R1C1。选择同步电压选择同步电压US应与对应晶闸管的主电压反相（应与对应晶闸管的主电压反相（NPN管，管，PNP管则为同相）。管则为同相）。通过六块触发电路中通过六块触发电路中X、Y端的相互连接形成双窄脉冲。端的相互连接形成双窄脉冲。三、集成触发器和数字式移相触发三、集成触发器和数字式移相触发（一）（一）KC04KC04移相集成触发器移相集成触发器引出管脚顺序由缺口开始，按逆时针方向排列。它与分立元引出管脚顺序由缺口开始，按逆时针方向排列。它与分立元件组成的锯齿波同步触发电路一样，由同步信号、锯齿波产生、件组成的锯齿波同步触发电路一样，由同步信号、锯齿波产生、移相控制、脉

44、冲形成和整形放大输出等环节组成。移相控制、脉冲形成和整形放大输出等环节组成。KC04移相触发器主要用于单相或三相全控桥式装置，其主要技术数据如下： 电源电压：DC15V允许波动5电源电流：正电流15mA，负电流8mA移相范围：170o (同步电压30V，R415k)脉冲宽度：400s2ms 脉冲幅值：13V最大输出能力：100mA正负半周脉冲相位不均衡范围：3o环境温度：1070 （二）（二）KC41CKC41C六路双脉冲形成器六路双脉冲形成器KC41CKC41C与三块与三块KC04(KC09)KC04(KC09)可组成三相全控桥双脉冲触发电可组成三相全控桥双脉冲触发电路，内部电路与外部接线。

45、路，内部电路与外部接线。（二）（二）KC41CKC41C六路双脉冲形成器六路双脉冲形成器由三块由三块KC04KC04、一块、一块KC41CKC41C可组成触发组件，用于三相桥式全可组成触发组件，用于三相桥式全控变流器的触发。控变流器的触发。 第六节第六节触发脉冲与主电路电压的同步触发脉冲与主电路电压的同步 脉冲变压器与防误触发措施脉冲变压器与防误触发措施一、同步的概念一、同步的概念触发脉冲必须在管子阳极电压为正时的某一区间内出现，晶闸触发脉冲必须在管子阳极电压为正时的某一区间内出现，晶闸管才能被触发导通。管才能被触发导通。 正确选择同步信号电压相位以及得到不同相位同步电压的方正确选择同步信号电

46、压相位以及得到不同相位同步电压的方法，称为晶闸管电路的同步或定相。法，称为晶闸管电路的同步或定相。二、实现同步的方法二、实现同步的方法 晶闸管整流装置是通过三相同步变压器不同连接方式或配晶闸管整流装置是通过三相同步变压器不同连接方式或配合阻容滤波产生的移相效应，得到要求相位的同步电压。合阻容滤波产生的移相效应，得到要求相位的同步电压。三相变压器绕组可接成星形或三角形。三相变压器绕组可接成星形或三角形。三相同步变压器三相同步变压器1212种接法与钟点表示：种接法与钟点表示：触发电路的触发电路的定相定相在三相在三相SCR变流装置中，触发电路应保变流装置中，触发电路应保证每个证每个SCR触发脉冲与施

47、加于触发脉冲与施加于SCR上的主电压保持正确的相上的主电压保持正确的相位关系。位关系。正确选择正确选择同步电压相位同步电压相位以及获取以及获取不同相位同步电压不同相位同步电压的方法，称为触的方法，称为触发电路的定相。发电路的定相。获得同步电压的措施：获得同步电压的措施：v对三相对三相SCR变流器来说，六个同步电压均由三相同步变流器来说，六个同步电压均由三相同步变压器的二次绕组提供。一般变压器的二次绕组提供。一般同步变压器的副边接成同步变压器的副边接成Y接法接法以获得公共地端。以获得公共地端。v同步变压器原边接入为主电路供电的电网，可以保证同步变压器原边接入为主电路供电的电网，可以保证频率一致；

48、频率一致；v触发电路触发电路定相的关键定相的关键是确定是确定同步信号与晶闸管阳极电同步信号与晶闸管阳极电压的相位关系压的相位关系。三相桥式全控整流电路来说明：三相桥式全控整流电路来说明：三相变压器的接法用时钟表示方法：三相变压器的接法用时钟表示方法： 符号：符号： D- 三角形接法三角形接法 ；Y - 星形接法；星形接法； 数字代表钟点数，数字代表钟点数，即将即将原边原边的线电压的线电压UUV作为作为长针长针定在定在12点钟，点钟，副边副边的线电压的线电压Uuv滞后的角度即为滞后的角度即为钟钟点数点数。如在如在D,Y11的变压器中，表示原边接成的变压器中，表示原边接成D接法，原边接接法，原边接

49、成接法，副边的成接法，副边的线电压线电压Uuv则指向则指向11点的位置。点的位置。而副边而副边相电压相电压Uu指向指向12点钟。（同学们可以直接记点钟。（同学们可以直接记忆这点）。忆这点）。 以三相全控桥电感负载为例，采用以三相全控桥电感负载为例，采用锯齿波锯齿波同步触发同步触发电路，采电路，采用用NPN管管时的情况：时的情况：v 属于同步电压属于同步电压UTS为负时才能产生触发脉冲，对于连接于为负时才能产生触发脉冲，对于连接于Uu相相的的VT1，应选用滞后，应选用滞后Uu1800的（即反相）的电压作为的（即反相）的电压作为VT1的同的同步电压步电压Us1，通常记为，通常记为Usu 。v 对于

50、连接对于连接Ua相的相的VT4，由于，由于VT1和和VT4的触发脉冲相差的触发脉冲相差180 ，所以选用同步电压所以选用同步电压Us4也应与也应与Us1相差相差180 ，通常记为，通常记为Usu 。v 同理可以获得其它四个同理可以获得其它四个SCR的同步电压。的同步电压。v 注意注意：如果采用：如果采用PNP管作为触发电路，则正半周有效，所以管作为触发电路，则正半周有效，所以所有的同步信号则需要移动所有的同步信号则需要移动180 。Ott1t2uaubucu2ua-三相全控桥中同步电压与主电路电压关系示意图对于接在对于接在Ua上的上的VT1来说，在来说，在t1 t2区间均有导通区间均有导通的可能。这就要求触发电路能够在该区间发出脉冲。的可能。这就要求触发电路能够在该区间发出脉冲。例：在图例：在图7.23中，变压器接法：主电路整流变压器为中，变压器接法：主电路整流变压器为D,y-11联结，同步变压器为联结，同步变压器为D,y-11,5联结联结 图7.23 同步变压