晶闸管相控触发电路

第五章 晶闸管相控触发电路,5.1 对相控触发电路的基本要求,5.2 控制角a 的移相控制方法,5.3 相控触发电路的同步方式及输出,5.4 单结晶体管移相触发电路,5.1 垂直移相相控触发电路举例,晶闸管相控触发电路,晶闸管门极驱动电路也称为触发电路；,晶闸管通常采用相位控制方式。,一般晶闸管变流电路的控制框图,晶闸管相控触发电路,控制电路,：综合系统信息进行处理，产生和负载所需电压相适应的相位控制信号。,同步电路,：获得与交流源同步的正弦交流信号,确定各元件自然换相点和移相范围。,驱动电路,：移相脉冲信号进行整形处理,产生所需的触发脉冲信号。,移相控制电路,：由相位控制信号和同步信号结合，产生移相,脉冲信号。,同时有隔离电路：通常采用脉冲变压器，光电耦合器和光导纤维。,5.1 对相控触发电路的基本要求,一.晶闸管的门极伏安特性,晶闸管门极伏安特性,图,(a),为门极伏安特性区域，,0D,为低阻特性，,0G,为高阻特性。图,(b),为图,(a),中,0ABC0,的放大图形。,0HIJ0,区域为,不触发区,：当晶闸管门极施加的触发电压，电流在该范围内时，任何合格的晶闸管元件都不会被触发，从而确定了晶闸管的抗干扰性能。,ABCJIHA,区域为,不可靠触发区,：当晶闸管门极施加的触发电压，电流在该区域时，有的晶闸管可以触发开通，有的则不能触发开通。因此，触发电路产生的触发信号也不应该落在该区域中。,对相控触发电路的基本要求,晶闸管门极伏安特性,ADEFGCBA,区域为,可靠触发区,：当晶闸管门极施加的触发电压，电流在该范围时，所有合格元件均能可靠触发开通，则可以保证合格元件的通用性。,二.对相控触发电路的基本要求,(1),触发电路的触发信号必须在晶闸管门极伏安特性的,可靠触发区,。,同时要求脉冲功率不超过允许瞬时最大功率限制线和平均功率限制线。,(2),触发脉冲应具有一定的宽度，触发脉冲消失前，阳极电流应能上升至,擎住电流，保证晶闸管可靠开通。,(3),触发脉冲应满足晶闸管电路的工作要求。,对相控触发电路的基本要求,采用强触发脉冲的目的是：,缩小晶闸管管间开通时间的差异，有利于动态,均流和均压。,(4),触发脉冲与主电路电源电压必须同步，并保持与工作状态相适应的相,位关系。,(5),触发电路应保证变流电路各元件触发脉冲的对称性。,(6),相控触发电路应采取电磁兼容技术措施，防止因各方面的电磁干扰而,出现失控。,5.2 控制角,a,的移相控制方法,晶闸管相控触发电路中，实现触发脉冲随控制信号变化作相位移动的控制为,移相控制,。,一.延时移相控制方法,延时移相控制方法,由同步环节提供自然换相点，再由自然换相点开始计时，以控制角对应的延时时间确定触发脉冲产生的时刻。,控制角,a,的移相控制方法,二.垂直移相控制方法,垂直移相控制电路,1.线性垂直移相控制方法：,线性垂直移相控制方法,垂直移相控制方法,线性垂直移相控制方法,线性垂直移相控制方法,垂直移相控制方法,2.余弦交点移相控制方法：,余弦交点移相控制方法,余弦交点移相控制方法,余弦交点移相控制方法,5.3 相控触发电路的同步方式及输出,一.同步方式,同步信号：,与电网电压严格同步的基准信号。,阻容移相滤波电路及,电压相位关系,主电路电源电压经同步变压器降压，再经阻容移相，便可获得符合要求的同步信号。尽管利用同步变压器可以获得适宜相位的电压信号，为了滤除电网电压中有影响的干扰信号，提供抗干扰性能，同步变压器输出端通常设有如图所示的阻容滞后移相滤波电路。,同步方式,同步方式的分类：,单相同步,利用各,晶闸管,自然换相点间有固定的相位关系特点，用一个元件的同步电路准确提供各元件的自然换相点。,按相同步,独立同步,每个,晶闸管,都有相对独立的相控触发电路。,为使各晶闸管具有相同的控制角，各相触发电路采用同一控制电压进行移相控制。,为实现三相主电路工作的对称性，要求三相移相控制的一致性，故三相触发电路由同一个控制电压控制。,相控触发电路的同步方式及输出,二.触发脉冲的功率放大和输出,触发电路一般是由相对独立的低压直流电源供电的单元,为保证触发电路工作安全,应使其与主电路隔离,这样可减少主电路对触发电路及控制电路的干扰，提高可靠性。,1.隔离措施：,光导纤维,传递能量小，高压，价格高。,光电耦合器,脉冲变压器,应用最多,传递能量小,触发脉冲的功率放大和输出,脉冲变压器输出的典型电路,脉冲变压器电路和磁路,相控触发电路的同步方式及输出,脉冲变压器输出的典型电路,脉冲变压器电路和磁路,5.4 单结晶体管移相触发电路,单结晶体管移相触发电路是一种较简单的触发电路，采用延时移相方法，主要用于小功率单相或三相半波晶闸管整流装置。,一.单结晶体管,单结晶体管图形符号和,等效电路,1.结构,2.单结晶体管工作原理,上述工作区域为单结晶体管的截止区,1,1,单结晶体管工作原理,1,单结晶体管工作原理,1,二.单结晶体管弛张振荡电路,单结晶体管弛张振荡电路及波形,1.电路结构,2.工作原理,1,1,1,单结晶体管弛张振荡电路,单结晶体管弛张振荡电路及波形,5.5 垂直移相相控触发电路举例,输出可为双窄脉冲（适用于有两个晶闸管同时导通的电路），,也可为单窄脉冲。,五个基本环节：同步环节、锯齿波的形成和脉冲移相、脉冲的形成与放大。此外，还有强触发和双窄脉冲形成环节。,锯齿波垂直移相相控触发电路,1.同步环节,同步,要求触发脉冲的频率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。,工作过程,35,同步环节,工作过程,36,2.,锯齿波的形成和移相控制,锯齿波的形成,由,V,1,、V,2,、V,3,、R,3,、R,4,、R,5,、C,2,、RP,1,、RW,1,组成；,其中：,V,1,、RP,1,、R,3,、RW,1,组成恒流源；,V,3,、R,5,为射级输出器。,37,2.,锯齿波的形成和移相控制,锯齿波的形成,同步开关,V,2,周期性变化时，,C,2,端形成一锯齿波。,锯齿波是由开关,V,2,管来控制的：,锯齿波的频率,由同步变压器所接的交流电压决定。,V,2,管的开关频率,锯齿波起点,V,2,由导通变截止期间产生锯齿波，起点基本就是同步,电压由正变负的过零点。,斜率由,RP,1,调节,锯齿波的宽度,V,2,截止状态持续的时间，取决于充电时间常数,R,1,C,1,。,38,移相控制,2.,锯齿波的形成和移相控制,由,V3、V4,组成；,移相控制有三个信号：,u,p,：,偏移电压,u,h,：,锯齿波,u,k,：,控制电压,V,4,基极电位由锯齿波电压,u,h,、,控制电压,u,k,、,直流偏移电压,u,p,三者作用的叠加所定。,39,4.脉冲形成环节,u,p,+,u,h,+,u,k,0,时,u,p,+,u,h,+,u,k,0,时,39,4.脉冲形成环节,40,5.双窄脉冲形成环节,V,5,、V,6,构成“或”门,当,V,5,、,V,6,都导通时，,V,7,、,V,8,都截止，没有脉冲输出。,只要,V,5,、,V,6,有一个截止，都会使,V,7,、,V,8,导通，有脉冲输出。,第一个脉冲由本相触发单元的,u,k,对应的控制角,产生。,隔,60,的第二个脉冲是由滞后,60,相位的后一相触发单元产生,。,31,26,27,28,29,30,31,32,