電子電力技術(shù)課件-5

3.8

整流電路相位控制的實(shí)現(xiàn)相控電路：晶閘管可控整流電路，通過(guò)控制觸發(fā)角a的大小即控制觸發(fā)脈沖起始相位來(lái)控制輸出電壓大小。相控電路的驅(qū)動(dòng)控制為保證相控電路正常工作，很重要的是應(yīng)保證按觸發(fā)角a的大小在正確的時(shí)刻向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖。晶閘管相控電路，習(xí)慣稱(chēng)為觸發(fā)電路。相控觸發(fā)電路的作用：保證觸發(fā)脈沖與主電路同步，必須每周期同步一次，且a有足夠的調(diào)節(jié)范圍。晶體管觸發(fā)電路，其中以同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路應(yīng)用最多。13.8整流電路相位控制的實(shí)現(xiàn)相控電路：相控電路的驅(qū)3.8.1

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路輸出可為雙窄脈沖（適用于有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通的電路），也可為單窄脈沖。三個(gè)基本環(huán)節(jié)：脈沖的形成與放大、鋸齒波的形成和脈沖移相、同步環(huán)節(jié)。此外，還有強(qiáng)觸發(fā)和雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)。圖3-50同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路23.8.1同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路輸出可為雙窄脈沖（適3.8.1

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路1)脈沖形成與放大環(huán)節(jié)V4、V5—脈沖形成V7、V8—脈沖放大電路的觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器TP二次側(cè)輸出，其一次繞組接在V8集電極電路中。（1）當(dāng)V4的基極電壓uco=0時(shí)，V4截止。+E1電源通過(guò)R11提供給V5一個(gè)足夠大的基極電流，使V5飽和導(dǎo)通。所以V5集電極電壓接近于-E1，V7、V8處于截止?fàn)顟B(tài)，無(wú)脈沖輸出。電源+E1經(jīng)R9、V5的發(fā)射極到-E1對(duì)電容C3充電，充滿(mǎn)后電容兩端電壓接近2E1（30V），極性左正右負(fù)。33.8.1同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路1)脈沖形成與放圖3-50同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路+-4圖3-50同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路+-4

（2）當(dāng)uco≥0.7V時(shí)，V4導(dǎo)通。A點(diǎn)電位從+E1突降到1V，由于電容C3兩端電壓不能突變，所以V5基極電位也突降到-2E1，V5基射極反偏置，V5立即截止。它的集電極電壓由-E1迅速上升到鉗位電壓3.1V時(shí)，使得V7、V8導(dǎo)通，輸出觸發(fā)脈沖。同時(shí)電容C3由+E1經(jīng)R11、VD4、V4放電并反向充電，使V5基極電位逐漸上升。直到V5基極電位ub5>-E1，V5又重新導(dǎo)通。這時(shí)V5集電極電壓又立即降到-E1，使V7、V8截止，輸出脈沖終止?？梢?jiàn)，脈沖前沿由V4導(dǎo)通時(shí)刻確定，脈沖寬度由反向充電時(shí)間常數(shù)R11C3決定。5（2）當(dāng)uco≥0.7V時(shí)，V4導(dǎo)通。A點(diǎn)電位從+E1突

V4基極電位由鋸齒波電壓、控制電壓uco、直流偏移電壓up三者疊加所定,它們分別通過(guò)電阻R6、R7、R8與V4基極連接。產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。改變uco便可以改變脈沖產(chǎn)生時(shí)刻，脈沖被移相。加up的目的是為了確定控制電壓uco=0時(shí)脈沖的初始相位。以直流可逆系統(tǒng)為例，當(dāng)uco=0時(shí)，調(diào)節(jié)up的大小使產(chǎn)生脈沖的M點(diǎn)對(duì)應(yīng)α=90o的位置，此時(shí)輸出電壓為0；如果uco為正值，M點(diǎn)就向前移，控制角α<90o，處于整流工作狀態(tài)；如uco為負(fù)值，M點(diǎn)就向后移，控制角α>90o，處于逆變狀態(tài)。3.8.1同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路2)鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)6V4基極電位由鋸齒波電壓、控制電壓uco、直流偏移圖3-50同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路+-7圖3-50同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路+-7881點(diǎn)2點(diǎn)3點(diǎn)4點(diǎn)5點(diǎn)91點(diǎn)2點(diǎn)3點(diǎn)4點(diǎn)5點(diǎn)9鋸齒波電壓形成采用恒流源電路。恒流源電路方案，由V1、V2、V3和C2等元件組成

V1、VS、RP2和R3為一恒流源電路

當(dāng)V2截止時(shí)，恒流源電流I1C對(duì)電容C2充電，所以C2兩端的電壓uC按線(xiàn)性增長(zhǎng),即ub3按線(xiàn)性增長(zhǎng)。調(diào)節(jié)電位器RP2，可以改變C2的恒定充電電流I1C。當(dāng)V2導(dǎo)通時(shí)，因R4很小所以C2迅速放電，使得ub3電位迅速降到零伏附近。當(dāng)V2周期性地導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，ub3便形成一鋸齒波。射極跟隨器V3的作用是減小控制回路電流對(duì)鋸齒波電壓ub3的影響。10鋸齒波電壓形成采用恒流源電路。恒流源電路方案，由V1、V2、圖3-50

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路11圖3-50同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路111212鋸齒波是由開(kāi)關(guān)V2管來(lái)控制的。V2開(kāi)關(guān)的頻率就是鋸齒波的頻率——由同步變壓器所接的交流電壓決定。V2截止期間產(chǎn)生鋸齒波；V2截止?fàn)顟B(tài)持續(xù)的時(shí)間就是鋸齒波的寬度——取決于充電時(shí)間常數(shù)R1C1。13鋸齒波是由開(kāi)關(guān)V2管來(lái)控制的。133.8.1

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路3)同步環(huán)節(jié)同步——要求觸發(fā)脈沖的頻率與主電路電源的頻率相同且相位關(guān)系確定。同步環(huán)節(jié)是由同步變壓器TS、VD1、VD2、C1、R1和晶體管V2組成。同步變壓器和整流變壓器接在同一電源上，用同步變壓器的二次電壓來(lái)控制V2的通斷作用，這就保證了觸發(fā)脈沖與主電路電源同步。143.8.1同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路3)同步環(huán)節(jié)同步同步電壓uTS經(jīng)二極管VD1加在V2的基極上。當(dāng)電壓波形在負(fù)半周的下降段時(shí)，R點(diǎn)為負(fù)電位，VD1導(dǎo)通，電容C1被迅速充電。Q點(diǎn)電位與R點(diǎn)相近，故在這一階段V2基極為反向偏置，V2截止。15同步電壓uTS經(jīng)二極管VD1加在V2的基極上。

在負(fù)半周的上升段，+E1電源通過(guò)R1給電容C1充電，其上升速度比uTS波形慢，uQ為電容反向充電波形。當(dāng)Q點(diǎn)電位達(dá)1.4V時(shí)，V2導(dǎo)通，Q點(diǎn)電位被鉗位在1.4V。直到TS二次電壓的下一個(gè)負(fù)半周到來(lái)，VD1重新導(dǎo)通，C1放電后又被充電，V2截止。鋸齒波總是對(duì)應(yīng)于同步信號(hào)的負(fù)半周產(chǎn)生。如此循環(huán)往復(fù)，在一個(gè)正弦波周期內(nèi)，包括截止與導(dǎo)通兩個(gè)狀態(tài)，對(duì)應(yīng)鋸齒波波形恰好是一個(gè)周期，與主電路電源頻率和相位完全同步，達(dá)到同步的目的?？梢钥闯鲣忼X波的寬度是由充電時(shí)間常數(shù)R1C1決定的。16在負(fù)半周的上升段，+E1電源通過(guò)R1給電容C17174)雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)V5、V6構(gòu)成“或”門(mén)當(dāng)V5、V6都導(dǎo)通時(shí)，V7、V8都截止，沒(méi)有脈沖輸出。只要V5、V6有一個(gè)截止，都會(huì)使V7、V8導(dǎo)通，有脈沖輸出，所以只要用適當(dāng)?shù)男盘?hào)來(lái)控制V5和V6的截止（前后間隔60°）就可以產(chǎn)生符合要求的雙窄脈沖只要將后一只管子觸發(fā)單元的X接到前一個(gè)觸發(fā)單元的Y即可。在三相橋式全控整流電路中，雙脈沖環(huán)節(jié)的可按下圖接線(xiàn)。六個(gè)觸發(fā)器的連接順序是：1Y-2X、2Y-3X、3Y-4X、4Y-5X、5Y-6X、6Y-1X。184)雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)V5、V6構(gòu)成“或”門(mén)1819192020212122222.9.3

觸發(fā)電路的定相觸發(fā)電路的定相——觸發(fā)電路應(yīng)保證每個(gè)晶閘管觸發(fā)脈沖與施加于晶閘管的交流電壓保持固定、正確的相位關(guān)系。措施：同步變壓器原邊接入為主電路供電的電網(wǎng)，保證頻率一致。觸發(fā)電路定相的關(guān)鍵是確定同步信號(hào)與晶閘管陽(yáng)極電壓的關(guān)系。圖2-58

三相全控橋中同步電壓與主電路電壓關(guān)系示意圖O

t

t1

t2uaubucu2ua-232.9.3觸發(fā)電路的定相觸發(fā)電路的定相——觸發(fā)電采用鋸齒波同步的觸發(fā)電路時(shí)，同步信號(hào)負(fù)半周的起點(diǎn)對(duì)應(yīng)于鋸齒波的起點(diǎn)，通常使鋸齒波的上升段為240o，上升段起始的30o和終了段30o線(xiàn)性度不好，舍去不用，使用中間的180o。所以取同步波-ua。三相橋整流電路大量用于直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，且通常要求可實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)，使Ud=0時(shí)的觸發(fā)角α為90o。當(dāng)α<90o時(shí)為整流工作，α>90o時(shí)為逆變工作。將α=90o確定為鋸齒波的中點(diǎn)，鋸齒波向前向后各有90o的移相范圍。α=0o對(duì)應(yīng)于ua的30o的位置，說(shuō)明VT1的同步電壓應(yīng)滯后于ua180o。對(duì)于其他5個(gè)晶閘管，也存在同樣的關(guān)系，即同步電壓滯后于主電路電壓180o。因此一旦確定了整流變壓器和同步變壓器的接法，即可選定每一個(gè)晶閘管的同步電壓信號(hào)。24采用鋸齒波同步的觸發(fā)電路時(shí)，同步信號(hào)負(fù)半周的起點(diǎn)對(duì)應(yīng)2.9.3

觸發(fā)電路的定相變壓器接法：主電路整流變壓器為D,y-11聯(lián)結(jié)，同步變壓器為D,y-11,5聯(lián)結(jié)。圖2-59

同步變壓器和整流變壓器的接法及矢量圖252.9.3觸發(fā)電路的定相變壓器接法：主電路整流變壓2.9.3

觸發(fā)電路的定相表2-4三相全控橋各晶閘管的同步電壓（采用圖2-59變壓器接法時(shí)）晶閘管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主電路電壓+ua-uc+ub-ua+uc-ub同步電壓-usa+usc-usb+usa-usc+usb為防止電網(wǎng)電壓波形畸變對(duì)觸發(fā)電路產(chǎn)生干擾，可對(duì)同步電壓進(jìn)行R-C濾波，當(dāng)R-C濾波器滯后角為60

時(shí)，同步電壓選取結(jié)果如表2-5所示。表2-5三相橋各晶閘管的同步電壓（有R-C濾波滯后60

）晶閘管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主電路電壓+ua-uc+ub-ua+uc-ub同步電壓+usb-usa+usc-usb+usa-usc262.9.3觸發(fā)電路的定相表2-4三相全控橋各晶本章小結(jié)可控整流電路，重點(diǎn)掌握：電力電子電路分析的基本思想、單相整流電路和三相整流電路的原理、波形分析與計(jì)算、各種負(fù)載對(duì)整流電路工作情況的影響；電容濾波的不可控整流電路的工作情況，重點(diǎn)了解其電路形式和工作特點(diǎn)及其波形情況；與整流電路相關(guān)的一些問(wèn)題，包括：(1)變壓器漏抗對(duì)整流電路的影響，重點(diǎn)建立換相壓降、重疊角等概念，并掌握相關(guān)的計(jì)算，熟悉漏抗對(duì)整流電路工作情況的影響。(2)整流電路的諧波和功率因數(shù)分析，重點(diǎn)掌握諧波的概念、各種整流電路產(chǎn)生諧波情況的定性分析，功率因數(shù)分析的特點(diǎn)、各種整流電路的功率因數(shù)分析。27本章小結(jié)可控整流電本章小結(jié)大功率可控整流電路的接線(xiàn)形式及特點(diǎn)，熟悉雙反星形可控整流電路的工作情況，建立整流電路多重化的概念?？煽卣麟娐返挠性?/p>