電力電子ch5觸發(fā)電路

電力電子ch5觸發(fā)電路2023/12/27電力電子ch5觸發(fā)電路相控電路：晶閘管可控整流電路：通過控制觸發(fā)角a的大小即控制觸發(fā)脈沖起始相位來控制輸出電壓大小。采用晶閘管相控方式時的交流電力變換電路和交交變頻電路。相控電路的驅(qū)動控制：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)慣稱為觸發(fā)電路。大、中功率的變流器廣泛應(yīng)用的是晶體管觸發(fā)電路，其中以同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路應(yīng)用最多。電力電子ch5觸發(fā)電路5.1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路對于觸發(fā)電路通常有如下要求：觸發(fā)電路輸出的脈沖必須具有足夠的功率觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的主電壓保持同步觸發(fā)脈沖能滿足主電路移相范圍的要求觸發(fā)脈沖要具有一定的寬度，前沿要陡電力電子ch5觸發(fā)電路正弦波尖脈沖方脈沖強(qiáng)觸發(fā)脈沖脈沖序列觸發(fā)電路通常以組成的主要元件名稱分類，可分為：單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、晶體管觸發(fā)電路、集成電路觸發(fā)器、計算機(jī)控制數(shù)字觸發(fā)電路等。常見的觸發(fā)脈沖電壓波形如下：電力電子ch5觸發(fā)電路一、單結(jié)晶體管

單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)、圖形符號及等效電路如圖所示。(a)結(jié)構(gòu)示意(b)等效電路(c)圖形符號(d)外形及管腳電力電子ch5觸發(fā)電路Ue＜UA：PN結(jié)反偏置，只有很小的反向漏電流Ue=UA：Ie＝０，特性曲線與橫坐標(biāo)交點(diǎn)ｂ處Ue上升：Ue＝UP＝ηUbb＋UD，單結(jié)晶體管導(dǎo)通，該轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為峰點(diǎn)P分壓比IP(a)單結(jié)晶體管實(shí)驗(yàn)電路(b)單結(jié)晶體管伏安特性截止區(qū)（ap段）電力電子ch5觸發(fā)電路Ue＞UP：Ie增大，rb1急劇下降，UA達(dá)到最小，Ue也最小，達(dá)到谷點(diǎn)V負(fù)阻區(qū)（PV段）達(dá)到UV后，單結(jié)晶體管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)飽和區(qū)（VN段）

(a)單結(jié)晶體管實(shí)驗(yàn)電路(b)單結(jié)晶體管伏安特性電力電子ch5觸發(fā)電路二、單結(jié)晶體管自激振蕩電路1.電源接通：E通過Re對C充電，時間常數(shù)為ReC2.Uc增大，達(dá)到UP，單結(jié)晶體管導(dǎo)通，C通過R1放電3.Uc減少，達(dá)到Uv，單結(jié)晶體管截止，ｕR1下降，接近于零4.重復(fù)充放電過程Re的值不能太大或太小，滿足電路振蕩的Re的取值范圍

電力電子ch5觸發(fā)電路為了防止Re取值過小電路不能振蕩，一般取一固定電阻r與另一可調(diào)電阻Re串聯(lián)，以調(diào)整到滿足振蕩條件的合適頻率。若忽略電容C放電時間，電路的自激振蕩頻率近似為：電路中R1上的脈沖電壓寬度取決于電容放電時間常數(shù)。R2是溫度補(bǔ)償電阻，作用是保持振蕩頻率的穩(wěn)定。電力電子ch5觸發(fā)電路三、具有同步環(huán)節(jié)的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路同步電壓形成環(huán)節(jié)脈沖移相環(huán)節(jié)脈沖形成及輸出環(huán)節(jié)電力電子ch5觸發(fā)電路單結(jié)晶體管觸發(fā)電路簡單，輸出功率較小，脈沖較窄，雖加有溫度補(bǔ)償，但對于大范圍的溫度變化時仍會出現(xiàn)誤差，控制線性度不好。參數(shù)差異較大，對于多相電路的觸發(fā)時不易一致。因此單結(jié)晶體管觸發(fā)電路只用于控制精度要求不高的單相晶閘管系統(tǒng)。電力電子ch5觸發(fā)電路5.2同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路電力電子ch5觸發(fā)電路組成環(huán)節(jié)同步環(huán)節(jié)鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)脈沖形成、放大和輸出環(huán)節(jié)雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)強(qiáng)觸發(fā)及脈沖封鎖環(huán)節(jié)電力電子ch5觸發(fā)電路1.同步環(huán)節(jié)電源負(fù)半周下降段：VD1開通C1充電V2截止電力電子ch5觸發(fā)電路1.同步環(huán)節(jié)電源負(fù)半周上升段：VD1截止C1反向充電，電壓升高V2開通當(dāng)C1電壓上升至+1.4V時：V2截止結(jié)論2：V2處于截止?fàn)顟B(tài)的時間決定鋸齒波的寬度！第一段：電源負(fù)半周下降段第二段：電源負(fù)半周上升段至1.4V無法改變！+15V通過R1向C1充電改變R1C1，可改變V2截止時間，進(jìn)而改變鋸齒波的寬度！結(jié)論4：鋸齒波的寬度由R1C1來決定！電力電子ch5觸發(fā)電路1.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。鋸齒波由開關(guān)V2管來控制：V2開關(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由導(dǎo)通變截止期間產(chǎn)生鋸齒波：鋸齒波起點(diǎn)基本就是同步電壓由正變負(fù)的過零點(diǎn)。V2截止?fàn)顟B(tài)持續(xù)的時間就是鋸齒波的寬度：取決于充電時間常數(shù)R1C1。電力電子ch5觸發(fā)電路2.鋸齒波的形成環(huán)節(jié)恒流源電路電力電子ch5觸發(fā)電路2.鋸齒波的形成環(huán)節(jié)V2截止時C2由I1c充電C2電壓線性增加調(diào)節(jié)RP2，改變I1c，改變電壓上升率結(jié)論1：RP2用來調(diào)節(jié)鋸齒波的斜率結(jié)論2：V2處于截止?fàn)顟B(tài)的時間決定鋸齒波的寬度！電力電子ch5觸發(fā)電路2.鋸齒波的形成環(huán)節(jié)V2導(dǎo)通時C2通過R4-V2放電由于R4阻值較小，放電速度很快！即：V2周期性開通關(guān)斷時，V3基極得到的是鋸齒波的電壓。V3為射極跟隨器，用于減少控制回路的電流對鋸齒波電壓V3基極電位的影響結(jié)論3：V2周期性開通關(guān)斷時，V3發(fā)射極得到的是鋸齒波的電壓！電力電子ch5觸發(fā)電路3.脈沖移相環(huán)節(jié)V4基極電壓是三個電壓的疊加：1.鋸齒波電壓：Ue32.移相控制電壓Uco3.直流偏移電壓Up電力電子ch5觸發(fā)電路3.脈沖移相環(huán)節(jié)根據(jù)疊加定理求解V4基極電位：(1)Ue3獨(dú)立作用在V4基極產(chǎn)生電壓Uh(2)Uco獨(dú)立作用在V4基極產(chǎn)生電壓U′co(3)Up獨(dú)立作用在V4基極產(chǎn)生電壓U′pV4基極電位：Uh+U′co+U′p電力電子ch5觸發(fā)電路3.脈沖移相環(huán)節(jié)根據(jù)疊加定理求解V4基極電位：(1)Ue3獨(dú)立作用在V4基極產(chǎn)生電壓Uh電力電子ch5觸發(fā)電路3.脈沖移相環(huán)節(jié)根據(jù)疊加定理求解V4基極電位：(2)Uco獨(dú)立作用在V4基極產(chǎn)生電壓U′co(3)Up獨(dú)立作用在V4基極產(chǎn)生電壓U′p電力電子ch5觸發(fā)電路3.脈沖移相環(huán)節(jié)Uh+U′co+U′pUh+U′pU′co0VV4基極電位：當(dāng)V4基極電壓Ub4>0.7V時，V4開通，輸出脈沖；當(dāng)改變控制電壓Uco時，改變了V4開通時刻，實(shí)現(xiàn)移相！電力電子ch5觸發(fā)電路3.脈沖移相環(huán)節(jié)Uh+U′co+U′pUh+U′pU′co0V加入Up的作用：

通過改變Up，確定Uco=0時，觸發(fā)脈沖的初始相位！觸發(fā)角α變化范圍：

0—90—180

考慮到最小觸發(fā)角和最小逆變角的限制：α變化范圍：

30—90—150，即為120變化范圍。由于鋸齒兩端的非線性，一般要求鋸齒波寬度大于180，通常為240。電力電子ch5觸發(fā)電路3.脈沖移相環(huán)節(jié)Uh+U′co+U′pUh+U′pU′co0V通常，令Uco=0，調(diào)節(jié)Up，使得鋸齒波與橫軸的交點(diǎn)為240

的中央，對應(yīng)于α=90。α=90Uco>0時：交點(diǎn)前移，脈沖提前，α<90；電力電子ch5觸發(fā)電路3.脈沖移相環(huán)節(jié)Uh+U′co+U′pUh+U′pU′co0V通常，令Uco=0，調(diào)節(jié)Up，使得鋸齒波與橫軸的交點(diǎn)為240

的中央，對應(yīng)于α=90。α=90Uco>0時：交點(diǎn)前移，脈沖提前，α<90；Uco<0時：交點(diǎn)后移，脈沖推后，α>90。電力電子ch5觸發(fā)電路4.脈沖形成、放大和輸出環(huán)節(jié)Ub4=0V4截止V5開通V6開通V5集電極電位：-15V+（0.7V+0.3V+0.3V）=-13.7VV7截止V8截止無脈沖輸出V5基極電位：-15V+（0.7V+0.3V+0.7V）=-13.3V+15VUc3=15V-（-13.3V）=28.3V電力電子ch5觸發(fā)電路4.脈沖形成、放大和輸出環(huán)節(jié)Ub4=0.7VV4導(dǎo)通V5截止V7導(dǎo)通V8導(dǎo)通脈沖輸出C3電壓不能突變，V5基極：1V-28.3V=-27.3VA點(diǎn)電位：0.3V+0.7V=1VV5集電極：0.7V+0.7V+0.7V=2.1VV6截止電力電子ch5觸發(fā)電路4.脈沖形成、放大和輸出環(huán)節(jié)Uco=0.7VV4導(dǎo)通V5截止V7導(dǎo)通V8導(dǎo)通脈沖輸出C3通過圖示支路放電和反向充電當(dāng)V5基極電壓大于-13.3V時，V5重新開通（重復(fù)）V6截止電力電子ch5觸發(fā)電路4.脈沖形成、放大和輸出環(huán)節(jié)Uco=0.7VV4導(dǎo)通V5截止V7導(dǎo)通V8導(dǎo)通脈沖輸出結(jié)論：(1)脈沖前沿由V4導(dǎo)通時刻確定；(2)V5、V6截止持續(xù)的時間為脈沖寬度，由R11C3確定！V6截止電力電子ch5觸發(fā)電路5.雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)V