第5章_晶閘管相控觸發(fā)電路(08.10)

1、第五章 晶閘管相控觸發(fā)電路,5.1 對相控觸發(fā)電路的基本要求,5.2 控制角a 的移相控制方法,5.3 相控觸發(fā)電路的同步方式及輸出,5.4 單結(jié)晶體管移相觸發(fā)電路,5.1 垂直移相相控觸發(fā)電路舉例,晶閘管相控觸發(fā)電路,晶閘管門極驅(qū)動電路也稱為觸發(fā)電路； 晶閘管通常采用相位控制方式。,一般晶閘管變流電路的控制框圖,晶閘管相控觸發(fā)電路,控制電路：綜合系統(tǒng)信息進行處理，產(chǎn)生和負載所需電壓相適應(yīng)的相位控制信號。,同步電路：獲得與交流源同步的正弦交流信號,確定各元件自然換相點和移相范圍。,驅(qū)動電路：移相脈沖信號進行整形處理,產(chǎn)生所需的觸發(fā)脈沖信號。,移相控制電路：由相位控制信號和同步信號結(jié)合，產(chǎn)生移相

2、 脈沖信號。,同時有隔離電路：通常采用脈沖變壓器，光電耦合器和光導(dǎo)纖維。,5.1 對相控觸發(fā)電路的基本要求,一.晶閘管的門極伏安特性,晶閘管門極伏安特性,圖(a)為門極伏安特性區(qū)域，0D為低阻特性，0G為高阻特性。圖(b)為圖(a)中0ABC0的放大圖形。,0HIJ0區(qū)域為不觸發(fā)區(qū)：當(dāng)晶閘管門極施加的觸發(fā)電壓，電流在該范圍內(nèi)時，任何合格的晶閘管元件都不會被觸發(fā)，從而確定了晶閘管的抗干擾性能。,ABCJIHA區(qū)域為不可靠觸發(fā)區(qū)：當(dāng)晶閘管門極施加的觸發(fā)電壓，電流在該區(qū)域時，有的晶閘管可以觸發(fā)開通，有的則不能觸發(fā)開通。因此，觸發(fā)電路產(chǎn)生的觸發(fā)信號也不應(yīng)該落在該區(qū)域中。,對相控觸發(fā)電路的基本要求,晶閘

3、管門極伏安特性,ADEFGCBA區(qū)域為可靠觸發(fā)區(qū)：當(dāng)晶閘管門極施加的觸發(fā)電壓，電流在該范圍時，所有合格元件均能可靠觸發(fā)開通，則可以保證合格元件的通用性。,二.對相控觸發(fā)電路的基本要求,(1)觸發(fā)電路的觸發(fā)信號必須在晶閘管門極伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)。 同時要求脈沖功率不超過允許瞬時最大功率限制線和平均功率限制線。,(2)觸發(fā)脈沖應(yīng)具有一定的寬度，觸發(fā)脈沖消失前，陽極電流應(yīng)能上升至 擎住電流，保證晶閘管可靠開通。,(3)觸發(fā)脈沖應(yīng)滿足晶閘管電路的工作要求。,對相控觸發(fā)電路的基本要求,采用強觸發(fā)脈沖的目的是： 縮小晶閘管管間開通時間的差異，有利于動態(tài) 均流和均壓。,(4)觸發(fā)脈沖與主電路電源電壓必須同

4、步，并保持與工作狀態(tài)相適應(yīng)的相 位關(guān)系。,(5)觸發(fā)電路應(yīng)保證變流電路各元件觸發(fā)脈沖的對稱性。,(6)相控觸發(fā)電路應(yīng)采取電磁兼容技術(shù)措施，防止因各方面的電磁干擾而 出現(xiàn)失控。,5.2 控制角a 的移相控制方法,晶閘管相控觸發(fā)電路中，實現(xiàn)觸發(fā)脈沖隨控制信號變化作相位移動的控制為移相控制。,一.延時移相控制方法,延時移相控制方法由同步環(huán)節(jié)提供自然換相點，再由自然換相點開始計時，以控制角對應(yīng)的延時時間確定觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的時刻。,控制角a 的移相控制方法,二.垂直移相控制方法,垂直移相控制電路,對usy有什么要求?,單調(diào)增函數(shù),1.線性垂直移相控制方法：,線性垂直移相控制方法,垂直移相控制方法,線性垂直

5、移相控制方法,線性垂直移相控制方法,垂直移相控制方法,2.余弦交點移相控制方法：,余弦交點移相控制方法,余弦交點移相控制方法,余弦交點移相控制方法,5.3 相控觸發(fā)電路的同步方式及輸出,一.同步方式,同步信號：與電網(wǎng)電壓嚴格同步的基準信號。,阻容移相濾波電路及 電壓相位關(guān)系,主電路電源電壓經(jīng)同步變壓器降壓，再經(jīng)阻容移相，便可獲得符合要求的同步信號。盡管利用同步變壓器可以獲得適宜相位的電壓信號，為了濾除電網(wǎng)電壓中有影響的干擾信號，提供抗干擾性能，同步變壓器輸出端通常設(shè)有如圖所示的阻容滯后移相濾波電路。,同步方式,同步方式的分類：,單相同步,利用各晶閘管自然換相點間有固定的相位關(guān)系特點，用一個元件

6、的同步電路準確提供各元件的自然換相點。,按相同步,獨立同步,每個晶閘管都有相對獨立的相控觸發(fā)電路。,為使各晶閘管具有相同的控制角，各相觸發(fā)電路采用同一控制電壓進行移相控制。,為實現(xiàn)三相主電路工作的對稱性，要求三相移相控制的一致性，故三相觸發(fā)電路由同一個控制電壓控制。,相控觸發(fā)電路的同步方式及輸出,二.觸發(fā)脈沖的功率放大和輸出,觸發(fā)電路一般是由相對獨立的低壓直流電源供電的單元,為保證觸發(fā)電路工作安全,應(yīng)使其與主電路隔離,這樣可減少主電路對觸發(fā)電路及控制電路的干擾，提高可靠性。,1.隔離措施：,光導(dǎo)纖維,傳遞能量小，高壓，價格高。,光電耦合器,脈沖變壓器,應(yīng)用最多,傳遞能量小,觸發(fā)脈沖的功率放大和

7、輸出,脈沖變壓器輸出的典型電路,脈沖變壓器電路和磁路,相控觸發(fā)電路的同步方式及輸出,脈沖變壓器輸出的典型電路,脈沖變壓器電路和磁路,5.4 單結(jié)晶體管移相觸發(fā)電路,單結(jié)晶體管移相觸發(fā)電路是一種較簡單的觸發(fā)電路，采用延時移相方法，主要用于小功率單相或三相半波晶閘管整流裝置。,一.單結(jié)晶體管,單結(jié)晶體管圖形符號和 等效電路,1.結(jié)構(gòu),2.單結(jié)晶體管工作原理,上述工作區(qū)域為單結(jié)晶體管的截止區(qū),1,1,單結(jié)晶體管工作原理,1,單結(jié)晶體管工作原理,1,二.單結(jié)晶體管弛張振蕩電路,單結(jié)晶體管弛張振蕩電路及波形,1.電路結(jié)構(gòu),2.工作原理,1,1,1,單結(jié)晶體管弛張振蕩電路,單結(jié)晶體管弛張振蕩電路及波形,5

8、.5 垂直移相相控觸發(fā)電路舉例,輸出可為雙窄脈沖（適用于有兩個晶閘管同時導(dǎo)通的電路）， 也可為單窄脈沖。 五個基本環(huán)節(jié)：同步環(huán)節(jié)、鋸齒波的形成和脈沖移相、脈沖的形成與放大 。此外，還有強觸發(fā)和雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)。,鋸齒波垂直移相相控觸發(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。,工作過程,35,同步環(huán)節(jié),工作過程,36,2.鋸齒波的形成和移相控制,鋸齒波的形成,由V1、V2、V3、R3、R4、R5、C2、RP1、RW1組成； 其中： V1、 RP1、R3 、RW1組成恒流源； V3、R5為射級輸出器。,37,2.鋸齒波的形成和移相控制,鋸齒波的形成,同步開關(guān)

9、V2周期性變化時，C2端形成一鋸齒波。,鋸齒波是由開關(guān)V2 管來控制的：,鋸齒波的頻率由同步變壓器所接的交流電壓決定。V2管的開關(guān)頻率,鋸齒波起點 V2由導(dǎo)通變截止期間產(chǎn)生鋸齒波，起點基本就是同步 電壓由正變負的過零點。斜率由RP1調(diào)節(jié),鋸齒波的寬度 V2截止?fàn)顟B(tài)持續(xù)的時間，取決于充電時間常數(shù)R1C1。,38,移相控制,2.鋸齒波的形成和移相控制,由V3、V4組成； 移相控制有三個信號： up： 偏移電壓 uh ：鋸齒波 uk ：控制電壓,V4基極電位由鋸齒波電壓uh 、控制電壓uk、直流偏移電壓up三者作用的疊加所定。,39,4.脈沖形成環(huán)節(jié),up+uh+uk 0時,up+uh+uk 0時,34,4.脈沖形成環(huán)節(jié),5.雙窄脈沖形成環(huán)節(jié),V