锯齿波触发电路

1、1-74 2.9 Gate triggering control circuit for thyristor rectifiers(相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制) Object How to timely generate triggering pulses with adjustable phase delay angle如何及时如何及时 产生触发脉冲可调相位延迟角产生触发脉冲可调相位延迟角 Constitution Synchronous circuit Saw-tooth ramp(锯齿波锯齿波) generating and phase shifting Pulse gener

2、ating 同步电路同步电路 锯齿坡道（锯齿波）生成和相移锯齿坡道（锯齿波）生成和相移 脉冲产生脉冲产生 Integrated gate triggering control circuits() are very widely used in practice. 集成门触发控制电路非常广泛应用在实践中集成门触发控制电路非常广泛应用在实践中 2-74 晶闸管触发电路的原理解释：晶闸管触发电路的原理解释： v V1、V2构成脉冲放大环节（构成脉冲放大环节（V1和和V2接成达林顿结构）；接成达林顿结构）； v脉冲变压器脉冲变压器TM和附属电路构成脉冲输出环节，和附属电路构成脉冲输出环节，这里利用了

3、脉冲变压器原边这里利用了脉冲变压器原边 的电压等于电感与电流变化率的乘积的原理在副边产生了触发脉冲开始的的电压等于电感与电流变化率的乘积的原理在副边产生了触发脉冲开始的 大电流；大电流； v V1、V2导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的G和和K之间输出触发脉冲；之间输出触发脉冲； vVD1和和R3是为了是为了V1、V2由导通变为截止时脉冲变压器由导通变为截止时脉冲变压器TM释放其储存的能量释放其储存的能量 而设计。而设计。 图1-26理想的晶闸管触发脉冲电流波形 t1t2脉冲前沿上升时间（1s）t1t3强脉宽度 IM强脉冲幅值（3IGT5IGT） t1t4脉冲宽度

4、I脉冲平顶幅值（1.5IGT2IGT） 图1-27 常见的 晶闸管触发电路 I t IM t1t2t3t4 TM R1 R2 R3 V1 V2 VD1 VD3 VD2 R4 +E1+E2Gate triggering control circuit for thyristor (综述：典型的门触发综述：典型的门触发 晶闸管控制电路晶闸管控制电路) 3-74 v 由同步变压器副边输出由同步变压器副边输出60V的交流同步电压，经的交流同步电压，经VD1半波整流，再由稳压半波整流，再由稳压 管管V1、V2进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与

5、电源电压的过零点 同步，梯形波通过同步，梯形波通过R7及等效可变电阻及等效可变电阻V5向电容向电容C1充电，当充电电压达到充电，当充电电压达到 单结晶体管的峰值电压单结晶体管的峰值电压UP时，单结晶体管时，单结晶体管V6导通，电容通过脉冲变压器原导通，电容通过脉冲变压器原 边放电，脉冲变压器副边输出脉冲。同时由于放电时间常数很小，边放电，脉冲变压器副边输出脉冲。同时由于放电时间常数很小，C1两端两端 的电压很快下降到单结晶体管的谷点电压的电压很快下降到单结晶体管的谷点电压Uv，使，使V6关断，关断，C1再次充电，再次充电， 周而复始，在电容周而复始，在电容C1两端呈现锯齿波形，在脉冲变压器副边

6、输出尖脉冲。两端呈现锯齿波形，在脉冲变压器副边输出尖脉冲。 单结晶体管触发电路原理图单结晶体管触发电路原理图 4-74 在一个梯形波周期内，在一个梯形波周期内，V6可能导通、关断多次，但只有输出的第可能导通、关断多次，但只有输出的第 一个触发脉冲对晶闸管的触发时刻起作用。充电时间常数由电容一个触发脉冲对晶闸管的触发时刻起作用。充电时间常数由电容 C1和等效电阻等决定，调节和等效电阻等决定，调节RP1改变改变C1的充电的时间，控制第一的充电的时间，控制第一 个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。 单结晶体管单结晶体管触发电路 5-74 单结晶体管触发电路

7、各点的电压波形单结晶体管触发电路各点的电压波形(=900) 6-74 A typical gate triggering control circuit for thyristor rectifiers(一个典型的门触发晶闸管整流控制电路一个典型的门触发晶闸管整流控制电路) 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。为单窄脉冲。 三个基本环节：三个基本环节：同步环节同步环节、锯齿波的形成和脉冲移相锯齿波的形成和脉冲移相、脉冲的形成脉冲的形成 与放大与放大。 同步信号同步信号 为锯齿波为锯齿波 的触发电的触发

8、电 路路 7-74 Waveforms of the typical gate triggering control circuit(典型的典型的 门触发控制电路的波形门触发控制电路的波形) 8-74 1) Synchronous circuit(同步环节同步环节) 同步同步要求触发脉冲的频要求触发脉冲的频 率与主电路电源的频率相同率与主电路电源的频率相同 且相位关系确定。由且相位关系确定。由V3V3、 VD1VD1、VD2VD2、C1C1等元件组成等元件组成同同 步检测环节步检测环节，其作用是利用，其作用是利用 同步电压同步电压UTUT来控制锯齿波产来控制锯齿波产 生的时刻及锯齿波的宽度。生

9、的时刻及锯齿波的宽度。 由由V1、V2等元件组成的等元件组成的恒恒 流源电路流源电路，当，当V3截止时，恒截止时，恒 流源对流源对C2充电形成锯齿波；充电形成锯齿波； 当当V3导通时，电容导通时，电容C2通过通过 R4、V3放电。调节电位器放电。调节电位器 RP1可以调节恒流源的电流可以调节恒流源的电流 大小，从而改变了锯齿波的大小，从而改变了锯齿波的 斜率。斜率。 9-74 1) Synchronous circuit(同步环节同步环节) 锯齿波是由开关锯齿波是由开关V V3 3管来控管来控 制的。制的。 V V3 3开关的频率就是开关的频率就是锯锯 齿波的频率齿波的频率由同由同 步变压器所

10、接的交流步变压器所接的交流 电压决定。电压决定。 V V3 3由导通变截止期间由导通变截止期间 产生锯齿波产生锯齿波锯齿锯齿 波起点波起点基本就是同步基本就是同步 电压由正变负的过零电压由正变负的过零 点。点。 V V3 3截止状态持续的时截止状态持续的时 间 就 是间 就 是 锯 齿 波 的 宽锯 齿 波 的 宽 度度取决于充电时取决于充电时 间常数间常数R R1 1C C1 1。 10-74 Synchronous circuit 二次电压波形在负半周的下降 段，VD1导通，C1被迅速充电， 因为TP1接零电位，所以V3基 极反向偏置，V3截止。 在负半周的上升段，15V通过 R1给电容C

11、1反向充电(放电)， VD1截止，当TP1点电位达到 1.4V时，V3导通，TP1点电位 钳位在1.4V直至下一个负半周。 V3截止时间越长，锯齿波越宽。 该截止时间由充电时间常数 R1C1决定。 C1 充电充电 C1 放电放电 V3 on V3 off 11-74 控制电压控制电压Uct、偏移电压、偏移电压Ub和锯齿波电压在和锯齿波电压在V5基极综合叠加，从而构成基极综合叠加，从而构成2) 移相控制环节移相控制环节，RP2、RP3分别调节控制电压分别调节控制电压Uct和偏移电压和偏移电压Ub的大小。的大小。 V6、V7构成构成3)脉冲形成放大环节脉冲形成放大环节，C5为强触发电容改善脉冲的前

12、沿，由为强触发电容改善脉冲的前沿，由 脉冲变压器输出触发脉冲脉冲变压器输出触发脉冲. 12-74 13-74 Integrated gate triggering control circuits(集成集成 门极触发控制电路门极触发控制电路) v 可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。 v 晶闸管触发电路的集成化已逐渐普及，已逐步取代分立式电路。 KJ004 与分立元件的锯齿波移相触发电路相似,分为同步、锯齿波形成、移相、 脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。 图2-56 KJ004电路原理图 1112 16 1 15 1413943 5 7 8 R23 +15V+15V +15V

13、 RP 1 R24 R2 R20 RP 4 R5 R1R3R4R6R7R8 R12 R10R11R14 R19 R13 R25 R26 R27 R28 R20R22 R16 R17 R21 R18 R15 V3 V2 V1 V18 V19 V20 V4V5V6 V12 V13 V14 V15 V16 V9 V10 V11 V8 V7 V17 VS 5 VS 1 VS 2 VS 3 VS 4 VS 6 VS 7 VS 8 VS 9 VD 1 VD 2 VD3 VD4VD5 VD6 VD 7 C1 C2 ubuco us 14-74 Integrated triggering control ci

14、rcuit for three-phase full- contolled bridge rectifier(完整的三相全控桥触发电路完整的三相全控桥触发电路) 3个KJ004集成块和1个KJ041集成块，可形成六路双脉冲，再由六个晶体 管进行脉冲放大即可。 usa 1 2 3 4 5 6 7 11 10 9 14 13 12 8 16 15 1 2 3 4 5 6 7 11 10 9 14 13 12 8 16 15 KJ004 KJ004 -15 V +15 V 1 2 3 4 5 6 7 11 10 9 14 13 12 8 16 15 KJ004 RP 6RP 3 (1 6 脚为 6路

15、单脉冲输入) 1 2 3 4 5 6 7 11 10 9 14 13 12 8 16 15 KJ 041 (1510 脚为 6路双脉冲输出) 至 VT 1 usb usc upuco R19 R13 R20 R14 R21 R15 R9 R3 R6 R18 R8 R2 R5 R17 R7 R1 R4 R16 R10R11 R12 C7 C4 C1 C8 C5 C2 C9 C6 C3 RP 4 RP 1 RP 5 RP 2 至 VT 2 至 VT 3 至 VT 4 至 VT 5 至 VT 6 图2-57 三相全控桥整流电路的集成触发电路 15-74 模拟与数字触发电路 以上触发电路为模拟模拟的，

16、优点：结构简单、 可靠； 缺点：易受电网电压影响，触发脉 冲不对称度较高， 可达34，精度低。 数字数字触发电路：脉冲对称度很好，如基于8位 单片机的数字触发器精度可达0.7 1.5 。 KJ041内部是由12个二极管构成的6个或门。 也有厂家生产了将图2-57全部电路集成的集成块， 但目前应用还不多。 16-74 Concept触发电路应保证每个晶闸管触发脉冲与施加于触发电路应保证每个晶闸管触发脉冲与施加于 晶闸管的交流电压保持固定、正确的相位关系。晶闸管的交流电压保持固定、正确的相位关系。 measure ： 同步变压器原边接入为主电路供电的电网，保证频率一致。同步变压器原边接入为主电路供

17、电的电网，保证频率一致。 触发电路定相的关键是确定同步信号与晶闸管阳极电压的触发电路定相的关键是确定同步信号与晶闸管阳极电压的 关系。关系。 图2-58 三相全控桥中同步电压与主电路电压关系示意图 O t t1 t 2 u a u b uc u2 u a - How to get synchronous voltage for the gate triggering control circuit of each thyristor(触发电路的定相触发电路的定相) ) 对于Ua上的VT1来说，在t1 t2区间(0o-180o)均有导通的可能。 这就要求触发电路能够在该区间发挥作用。 17-74

18、 How to get synchronous voltage for the gate triggering control circuit of each thyristor(如何为门极触发的晶闸管如何为门极触发的晶闸管 控制电路得到同步电压控制电路得到同步电压) The connection of Transformers(变压器的接法 和时钟表示方法)： 符号： D- 三角形接法 ；Y - 星形接法； 数字代表钟点数，将十二小时与角度对应，即 将360 分为12等份。逆时针方向为正方向。该数字为 Ua的指向。 如果原边的A相电压UA定在12点钟，UB滞后UA120 指向4点钟， UC超

19、前UA 120 指向8点钟。 则由UAB=UA-UB，指向11点钟。同理，UCA指向7点钟， UBC指向3点钟。 在D,Y11的变压器中原边接成D接法，意味着副边的 Ua指向11点钟。（同学们可以直接记忆这点）。 18-74 How to get synchronous voltage for the gate triggering control circuit of each thyristor(如何为门极触发的晶闸管如何为门极触发的晶闸管 控制电路得到同步电压控制电路得到同步电压) The connection of Transformers：主电路整流变压器为D,y-11联 结，同步变

20、压器为D,y-11,5联结。 The synchronous voltage of the gate triggering control circuit for each thyristor should be lagging 180 to the corresponding phase voltage of yy D,y 11 D,y 5-11 TR TS uAuBuC uaubuc- u sa - u sb - u sc - u sa - u sb - u sc U c U sc -U sa U b U sb -U sc -U sb U a U sa U AB 同步变压器和整流变压器的接

21、法及矢量图 19-74 以三相全控桥为例，采用锯齿波同步触发电路，采用NPN管时的情况： v 对于负半周有效的电路（UTS为负时才能产生触发脉冲），对于连接于Ua 相正向的VT1，应选用滞后Ua1800的（即反相）的电压作为VT1的同步电 压Us，常计为Usa 。 v 对于连接Ua相反向的VT4，由于VT1和VT4触发导通相差180 ，所以选用 和Ua同步的电压作为VT4的同步电压Us，常计为Usa 。 v 同理可以获得其它四个SCR的同步电压。 v 注意1：如果采用PNP管作为触发电路，则正半周有效，所以所有的同步 信号需要移动180 。 v 注意2：如果题目提示使用了RC滤波器，可以先不管

22、它，先按以上规律得 出各个SCR的同步电压。再分别提前RC延迟的角度（逆时针反向为超 前）。 20-74 表2-4 三相全控桥各晶闸管的同步电压（采用NPN锯 齿波触发器电路时,如采用图2-59变压器接法） 晶闸管VT1VT2VT3VT4VT5VT6 主电路电压+ua-uc+ub-ua+uc-ub 同步电压-usa+usc-usb+usa-usc+usb 为防止电网电压波形畸变对触发电路产生干扰，可对同 步电压进行R-C滤波，当R-C滤波器滞后角为60时，同 步电压选取结果如表2-5所示。 表2-5三相桥各晶闸管的同步电压（有R-C滤波滞后60） 晶闸管VT1VT2VT3VT4VT5VT6 主

23、电路电压+ua-uc+ub-ua+uc-ub 同步电压+usb-usa+usc-usb+usa-usc 21-74 Summary 1)可控整流电路，重点掌握：电力电子电路按分段线性电路进行分可控整流电路，重点掌握：电力电子电路按分段线性电路进行分 析的基本思想、单相可控整流电路和三相可控整流电路的原理分析的基本思想、单相可控整流电路和三相可控整流电路的原理分 析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响；析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响； 2)与整流电路相关的一些问题，包括：与整流电路相关的一些问题，包括： (1)变压器漏抗对整流电路的影响，重点建立换相压降、重叠角变压器漏抗对整流电

24、路的影响，重点建立换相压降、重叠角 等概念，并掌握相关的计算，熟悉漏抗对整流电路工作情况等概念，并掌握相关的计算，熟悉漏抗对整流电路工作情况 的影响。的影响。 (2)整流电路的谐波和功率因数分析，重点掌握谐波的概念、各整流电路的谐波和功率因数分析，重点掌握谐波的概念、各 种整流电路产生谐波情况的定性分析，功率因数分析的特点、种整流电路产生谐波情况的定性分析，功率因数分析的特点、 各种整流电路的功率因数分析。各种整流电路的功率因数分析。 (3)可控整流电路的有源逆变工作状态，重点掌握产生有源逆变可控整流电路的有源逆变工作状态，重点掌握产生有源逆变 的条件、三相可控整流电路有源逆变工作状态的分析计算、的条件、三相可控整流电路有源逆变工作状态的分析计算、 逆变失败及最小逆变角的限制等。逆变失败及最小逆变角的限制等。 22-74 晶闸管直