《晶闸管触发电路》PPT课件.ppt

第三章 晶闸管的触发电路,学习目标 1. 能根据晶闸管主电路的特点选择合适的触发电路，并能进行正确地连接与调试。 2. 熟悉几种常用触发电路的组成和工作原理。 3. 能用示波器测试触发电路关键点的波形，根据现象能够排除触发电路的故障。,常见的触发脉冲电压波形,3-1 常见的触发脉冲电压波形 a)正弦波 b)尖脉冲 c)方脉冲 d)强触发脉冲 e)脉冲列,图3-1 常见的触发脉冲电压波形,第一节 单结晶体管触发电路,一、单结晶体管 图3-2单结晶体管 a)结构示意 b)等效电路 c)图形符号 d)外形及管脚 用万用表来判别单结晶体管的好坏：选择R1k电阻挡进行测量，若某个电极与另外两个电极的正向电阻小于反向电阻，则该电极为发射极e，接着测量另外两个电极的正反向电阻值应该相等。,单结晶体管的伏安特性,图3-3 单结晶体管伏安特性 a)单结晶体管实验电路 b)单结晶体管伏安特性 c)特性曲线族,第一节 单结晶体管触发电路（续）,图3-3单结晶体管的伏安特性,二、单结晶体管自激振荡电路,利用单结晶体管的负阻特性和RC电路的充放电特性，可以组成单结晶体管自激振荡电路，如图3-4所示。 图3-4 单结晶体管自激振荡电路及波形,第一节 单结晶体管触发电路（续）,满足电路振荡的Re的取值范围为 为了防止Re取值过小电路不能振荡，一般取一固定电阻r与另一可调电阻Re串联，以调整到满足振荡条件的合适频率。若忽略电容C放电时间，电路的自激振荡频率近似为,二、单结晶体管自激振荡电路 （续）,第一节 单结晶体管触发电路（续）,三、具有同步环节的单结晶体管触发电路,图3-5 单结晶体管同步触发电路,图3-5单结晶体管触发电路及各环节波形,同步电压形成环节 脉冲移相环节 脉冲形成及输出环节,图3-5是加了同步环节的单结晶体管触发电路，主电路为单相半波整流电路。要求图中VT在每个周期内以同样的触发延迟角被触发导通，即触发脉冲必须在电源电压每次过零后滞后角出现。为了使触发脉冲与电源电压的相位配合需要同步，我们采用一个同步变压器，它的一次侧接主电路电源，二次侧经二极管半波整流、稳压削波后得梯形波，作为触发电路电源，也作为同步信号。当主电路电压过零时，触发电路的同步电压也过零，单结晶体管的Ubb电压也降为零，使电容C放电到零，保证了下一个周期电容C从零开始充电，起到了同步作用。从图3-5b可以看出，每周期中电容C的充放电不止一次，晶闸管由第一个脉冲触发导通，后面的脉冲不起作用。改变Re的大小，可改变电容充电速度，也就改变了第一个脉冲出现的角度，达到调节角的目的。,三、具有同步环节的单结晶体管触发电路（续）,实际应用中，常用晶体管V代替可调电阻器Re，以便实现自动移相，同时脉冲的输出一般通过脉冲变压器TP，以实现触发电路与主电路的电气隔离，如图3-6所示。 图3-6 带输出脉冲变压器的单结晶体管触发电路,三、具有同步环节的单结晶体管触发电路（续）,第二节 同步电压为锯齿波的触发电路,一、锯齿波同步触发电路组成 图3-7为锯齿波同步触发电路，该电路由以下五个基本环节组成：同步环节。锯齿 波形成及脉冲移相环节。脉冲形成、放大和输出环节。双脉冲形成环节。强触发环节。,锯齿波同步触发电路,图3-7 锯齿波同步触发电路,二、工作原理波形分析,图3-8 锯齿波触发电路各点电压波形,三、双脉冲形成环节,对于三相全控桥电路，电源三相U、V、W为正相序时，6只晶闸管的触发顺序为VT1 VT2VT3VT4VT5VT6彼此间隔60，为了得到双脉冲，6块触发板的X、Y可按图3-9所示方式连接，即后相的X端与前相的Y端相连。,图3-9 实现双脉冲连接的示意图,第三节 集成触发电路,一、KC04、KC41C组成的三相集成触发电路 如图3-10所示，由三块KC04与一块KC41C外加少量分立元器件，可以组成三相全控桥的集成触发电路，它比分立元器件电路要简单得多。,第三节 集成触发电路,图3-10 三相全控桥双窄 脉冲集成触发电路,1KC04移相触发器,KC04与分立元器件的锯 齿波触发电路相似，也是由同 步、锯齿波形成、移相控制、 脉冲形成及放大输出等环节组 成。该器件适用于单相、三相 全控桥式装置中作晶闸管双路 脉冲相控触发。 图3-11 KC04与KC41C电路各点电压波形,2KC41C六路双脉冲形成器,图3-12 KC41C内部电路及封装外形,图3-12 kc41c内部结构及管脚示意图,二、集成电路MC787和MC788,集成电路MC787和MC788与KC系列相比较，具有功能强、外接元器件少、不需要双电源供电、功耗少等多项优点，对于电力电子产品的小型化和方便设计具有重要意义。图3-13为该电路的结构框图,图3-13 MC787和MC788内部电路的结构框图,集成块由同步过零电路和极性检测电路、锯齿波形成电路、比较电路、抗干扰锁定电路、 调制脉冲发生器、脉冲形成电路、脉冲分配及驱动电路组成。电路采用单电源供电，同步电压的零点设计在12电源电压处。三相同步电压信号经T形网络进入过零检测和极性判别电路，检测出零点和极性后，在锯齿波形成电路的CU、CV、CW三个电容上积分形成锯齿波。锯齿波形成电路由于采用集中式恒流源，相对误差很小，具有良好的线性度和一致性。因此要求选取的积分电容的相对误差也应较小。 锯齿波在比较器中与移相电压比较取得交点，移相电压由脚4通过电位器调节或由外电路控制得到。移相电压为正极性，当移相电压增加时，输出触发延迟角增大。移相电压的调整范围可按积分电容的大小，在015V间选取。,二、集成电路MC787和MC788,用MC787和MC788组成的三相触发电路原理图,使用时应注意的几个问题,1)同步电压的零点取在12电源电压处，所以，同步信号的“地”若与电路共地，电路的同步信号输入端需用电阻进行12分压，然后将同步信号用电容耦合到输入端；12分压精度将影响同步信号的零点，应选用相对误差小于2的电阻。此外同步信号的峰值不应超过电源电压数值。 2)电容的相对误差应小于5，当频率为50Hz时，电容可取0.15F左右，当频率较高时，为保证电容积分幅值，电容应减小。 3)电路的半控全控控制端，使用时不要悬空。 4)MC787MC788可方便地用于普通晶闸管、双向晶闸管、门极关断晶闸管、非对称晶闸管的电力电子设备中作移相触发脉冲形成电路。改变CX，它还可用于GTR、电力MOSFET、IGBT或MCT的电力电子设备中。,第四节 数字触发电路,图3-15 微机控制数字触发系统框图,一、系统工作原理,MCS-51系列8031单片机内部有两个16位可编程定时器计数器T0、T1，若将其设置为定时器方式1，即16位对机器周期进行计数。首先将初值装入TL(低8位)及TH(高8位)，启动定时器即开始从初值加1计数，当计数值溢出时，向CPU发出中断申请，CPU响应后执行相应的中断程序。在中断程序中让单片机发出触发信号，因此改变计数器的初值，就可改变定时长短。,图3-16 三相全控桥电路及触发脉冲 图3-17 输出脉冲程序流程图,一、系统工作原理,电路工作时，设1为触发延迟角，即第一对脉冲距离同步参考点的电角度，后面每隔60发一对脉冲，共发6对。各脉冲位置与时间关系如图3-16b所示，设 t1=t1 tn=t1+(n-1) t60 式中t11对应的时间； n 触发脉冲序号， n =1、2、3、4、5、6 tn第n个脉冲对应的时间； t6060所对应的时间。,一、系统工作原理,二、微机触发系统的硬件设置,图3-18 系统硬件配置框图,第五节 触发电路与主电路电压的同步,所谓同步，是指把一个与主电路晶闸管所受电源电压保持合适相位关系的电压提供给触 发电路，使得触发脉冲的相位出现在被触发晶闸管承受正向电压的区间，确保主电路各晶闸 管在每一个周期中按相同的顺序和触发延迟角被触发导通。我们将提供给触发电路合适相位 的电压称为同步信号电压，正确选择同步信号电压与晶闸管主电压的相位关系称为同步或定相。,一、实现同步的方法,触发电路要与主电路电压取得同步，首先二者应由同一电网供电，保证电源频率一致； 其次要根据主电路的型式选择合适的触发电路；最后依据整流变压器的联结组标号、主电路 线路型式、负载性质确定触发电路的同步电压，并通过同步变压器的正确连接加以实现。 由于同步变压器二次电压要分别接到各单元触发电路，而一套主电路的各单元触发装置 一般有公共“接地”端点，所以，同步变压器的二次只能是星形联结。,二、定相举例,例 三相桥式全控电路如图3-19a所示，直流电动机负载，要求可逆运行，整流变压器 TR为D，y1联结组标号，采用图3-7所示锯齿波触发电路。锯齿波的齿宽为240，考虑锯齿波起始段的非线性，故留出60余量。电路要求的移相范围是30150。试按简化相量图的方法来确定同步变压器的联结组标号及变压器绕组联结方法。 解 选择以某一只晶闸管的同步定相为例(如以VT1管)，其余五管可根据相位关系依 次确定。具体步骤如下： 1确定VT1管的同步电压与主电路电压的相位关系 2确定同步变压器的联结组标号 3确定同步电压与各触发电路的连线,二、定相举例,图3-19 三相全控桥同步定相实例图,本章小结,晶闸管的导通控制信号由触发电路提供，触发电路的类型按组成器件分为：单结晶