晶闸管的触发电路课件

第五章

晶闸管的触发电路

第一节单结晶体管触发电路第二节同步电压为锯齿波的触发电路第三节集成触发电路及数字触发电路第四节触发电路与主电路电压的同步本章小结第五章

晶闸管的触发电路

相控电路晶闸管可控整流电路，通过控制触发角a的大小即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小。相控电路的驱动控制为保证相控电路的正常工作，很重要的一点是应保证按触发角a的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。第一节单结晶体管触发电路对于触发电路通常有如下要求：触发电路输出的脉冲必须具有足够的功率触发脉冲必须与晶闸管的主电压保持同步触发脉冲能满足主电路移相范围的要求触发脉冲要具有一定的宽度，前沿要陡一、单结晶体管

单结晶体管的结构、图形符号及等效电路如图所示。5.1单结晶体管触发电路图5-2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Ue＜UA：PN结反偏置，只有很小的反向漏电流Ue=UA：Ie＝０，特性曲线与横坐标交点ｂ处Ue上升

：Ue＝UP＝ηUbb＋UD，单结晶体管导通，该转折点称为峰点P分压比IP图5-3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截止区（ap段）Ue＞UP：Ie增大，rb1急剧下降，UA达到最小，Ue也最小，达到谷点V负阻区（PV段）达到UV后，单结晶体管处于饱和导通状态饱和区（VN段）图5-3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：5.1单结晶体管触发电路电路中R1上的脉冲电压宽度取决于电容放电时间常数。R2是温度补偿电阻，作用是保持振荡频率的稳定。三、具有同步环节的单结晶体管触发电路5.1单结晶体管触发电路图5-5晶体管同步触发电路注意：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，达到调节α角的目的。削波的目的：增大移相范围，使输出的触发脉冲的幅度基本一样。不削波：UP≈ηUbb，为正弦半波，移相范围小。5.1单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路简单，输出功率较小，脉冲较窄，虽加有温度补偿，但对于大范围的温度变化时仍会出现误差，控制线性度不好。参数差异较大，对于多相电路的触发时不易一致。因此单结晶体管触发电路只用于控制精度要求不高的单相晶闸管系统。5.1单结晶体管触发电路第二节同步电压为锯齿波的触发电路晶闸管的电流容量越大，要求的触发功率越大。对于大中电流容量的晶闸管，为了保证其触发脉冲具有足够的功率，往往采用由晶体管组成的触发电路。晶体管触发电路按同步电压的形式不同，分为正弦波和锯齿波两种。同步电压为锯齿波的触发电路，不受电网波动和波形畸变的影响，移相范围宽，应用广泛。5.2

同步电压为锯齿波的触发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），也可为单窄脉冲。三个基本环节：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移相、同步环节。此外，还有强触发和双窄脉冲形成环节。图5-7同步电压为锯齿波的触发电路2)锯齿波的形成和脉冲移相环节锯齿波电压形成的方案较多，如采用自举式电路、恒流源电路等；本电路采用恒流源电路。恒流源电路方案，由V1、V2、V3和C2等元件组成

V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路图5-7

同步电压为锯齿波的触发电路5.2同步电压为锯齿波的触发电路3)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。锯齿波是由开关V2管来控制的。V2开关的频率就是锯齿波的频率——由同步变压器所接的交流电压决定。V2由导通变截止期间产生锯齿波——锯齿波起点基本就是同步电压由正变负的过零点。V2截止状态持续的时间就是锯齿波的宽度——取决于充电时间常数R1C1。5.2同步电压为锯齿波的触发电路4)双窄脉冲形成环节内双脉冲电路

V5、V6构成“或”门当V5、V6都导通时，V7、V8都截止，没有脉冲输出。只要V5、V6有一个截止，都会使V7、V8导通，有脉冲输出。第一个脉冲由本相触发单元的uco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（通过V6）。三相桥式全控整流电路的情况(自学)5.2同步电压为锯齿波的触发电路第三节

集成触发电路集成触发电路具有可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便等优点。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5-9KJ004电路原理图5.3

集成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。

图5-10

三相全控桥整流电路的集成触发电路所谓同步，是指给触发电路提供与晶闸管所承受的电源电压保持合适相位关系的电压，使其触发脉冲的相位出现在被触发的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控制角被触发导通。定相：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。第四节触发电路与主电路电压的同步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连接。由于整流变压器、同步变压器二者的一次绕组总是接在同一三相电源上，对于同步变压器结线组别的确定，可采用简化的电压矢量图解方法确定出变压器的钟点数（其表示法是以三相变压器一次侧任一线电压为参考矢量，箭头向上，作为时钟长针，指向12点位置，然后画出对应二次侧线电压矢量，作为短针方向，短针指向几点就是几点钟接法）。5.4触发电路与主电路电压的同步变压器接法：主电路整流变压器为D,y-11联结，同步变压器为D,y-11,5联结。图5-12

同步变压器和整流变压器的接法及矢量图5.4触发电路与主电路电压的同步表5-1

三相全控桥各晶闸管的同步电压（采用图5-12变压器接法时）晶闸管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主电路电压+uu-uw+uv-uu+uw-uv同步电压-usu+usw-usv+usu-usw+usv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5-2所示。表5-2

三相桥各晶闸管的同步电压（有R-C滤波滞后60）晶闸管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主电路电压+uu-uw+uv-uu+uw-uv同步电压+usv-usu+usw-usv+usu-usw5.4触发电路与主电路电压的同步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根据题意，主电路要求的移相范围是在α＝30°～150°，如图5-13b相电压波形uU（或线电压波形uUV）的粗线段所示。为此，锯齿波的斜边线性段（即扣除锯齿波起始段的60°）应能覆盖主电路所要求的移相范围。由图5-8波形图可知，产生这一锯齿波所对应的正弦波电压uSu就是触发电路的同步电压，它取自同步变压器某一相的二次电压，并选定为VT1的同步电压。因此，VT1管的同步电压uSu与主电路电压uU的相位关系随之确定，从5-13b可知uSu较uU滞后180°（或uSu较uUV滞后210°）；VT3管的同步电压uSV较uSU滞后120°、VT４管的同步电压－uSU较uSU滞后180°，其余各管的同步电压可对应相位而类推之。２.确定同步变压器的结法组别根据整流变压器TR已知的D,y1接线组别及由上一步确定的相位关系，画出uU１V１与uU相位关系矢量图、同步电压uSU与主电路电压uU的两组矢量关系图，确定同步电压二次侧线电压ÙSUV与主电路线电压ÙU１V１之间的相位关系。如图5-13c所示，TS应为D,y7和D,y1接线组别，前者与共阴极晶闸管相对应、后者与共阳极晶闸管相对应。３．确定同步电压与各触发电路的联线根据同步变压器的接线组别，正确联结同步变压器绕组，然后将同步变压器的二次电压uSU、uSV、uSW及－uSU、－usv、－uSW分别接到晶闸管VT1、VT3、VT5的触发电路的同步电压输入端；us（－U）、us（－v）、us（－w）分别接到VT4、VT6、VT2管的触发电路的同步电压输入端，便完成了同步定相的有关步骤，接线如图5-13d所示。图5-13同步定相例图d)0

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3本章小结