第三章晶闸管的触发电路精选文档.ppt

《第三章晶闸管的触发电路精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章晶闸管的触发电路精选文档.ppt（31页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第三章晶闸管的触发电路电力电子技术本讲稿第一页，共三十一页常常见见的触的触发发脉冲脉冲电压电压波形波形 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)脉冲列本讲稿第二页，共三十一页第一第一节节 单结单结晶体管触晶体管触发电发电路路 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 用用万万用用表表来来判判别别单单结结晶晶体体管管的的好好坏坏：选选择择R R1k1k电电阻阻挡挡进进行行测测量量，若若某某个个电电极极与与另另外外两两个个电电极极的的正正向向电电阻阻小小于于反反向向电电阻阻，则则该该电电极极为为发发

2、射射极极e e，接接着着测测量量另另外外两两个个电电极极的的正正反反向向电电阻阻值应该值应该相等。相等。本讲稿第三页，共三十一页单结单结晶体管的伏安特性晶体管的伏安特性 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)特性曲线族本讲稿第四页，共三十一页 二、二、单结单结晶体管自激振晶体管自激振荡电荡电路路 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 本讲稿第五页，共三十一页 满足电路振荡的满足电路振荡的Re的取值范围为的取值范围为 为为了了防防止止Re取取值值过过小小电

3、电路路不不能能振振荡荡，一一般般取取一一固固定定电电阻阻r与与另另一一可可调调电电阻阻Re串串联联，以以调调整整到到满满足足振振荡荡条条件件的的合合适适频频率率。若若忽忽略略电电容容C放放电时间，电路的自激振荡频率近似为电时间，电路的自激振荡频率近似为本讲稿第六页，共三十一页 三、具有同步三、具有同步环节环节的的单结单结晶体管触晶体管触发电发电路路 图3-5 单结晶体管同步触发电路本讲稿第七页，共三十一页 图图3-53-5是是加加了了同同步步环环节节的的单单结结晶晶体体管管触触发发电电路路，主主电电路路为为单单相相半半波波整整流流电电路路。要要求求图图中中VTVT在在每每个个周周期期内内以以同

4、同样样的的触触发发延延迟迟角角 被被触触发发导导通通，即即触触发发脉脉冲冲必必须须在在电电源源电电压压每每次次过过零零后后滞滞后后 角角出出现现。为为了了使使触触发发脉脉冲冲与与电电源源电电压压的的相相位位配配合合需需要要同同步步，我我们们采采用用一一个个同同步步变变压压器器，它它的的一一次次侧侧接接主主电电路路电电源源，二二次次侧侧经经二二极极管管半半波波整整流流、稳稳压压削削波波后后得得梯梯形形波波，作作为为触触发发电电路路电电源源，也也作作为为同同步步信信号号。当当主主电电路路电电压压过过零零时时，触触发发电电路路的的同同步步电电压压也也过过零零，单单结结晶晶体体管管的的U Ubbbb电

5、电压压也也降降为为零零，使使电电容容C C放放电电到到零零，保保证证了了下下一一个个周周期期电电容容C C从从零零开开始始充充电电，起起到到了了同同步步作作用用。从从图图3-5b3-5b可可以以看看出出，每每周周期期中中电电容容C C的的充充放放电电不不止止一一次次，晶晶闸闸管管由由第第一一个个脉脉冲冲触触发发导导通通，后后面面的的脉脉冲冲不不起起作作用用。改改变变R Re e的的大大小小，可可改改变变电电容容充充电电速速度度，也也就就改改变变了了第第一一个个脉脉冲冲出出现现的的角角度度，达达到到调调节节 角的目的。角的目的。本讲稿第八页，共三十一页 实实际际应应用用中中，常常用用晶晶体体管管

6、V V代代替替可可调调电电阻阻器器R Re e，以以便便实实现现自自动动移移相相，同同时时脉脉冲冲的的输输出出一一般般通通过过脉脉冲冲变变压压器器TPTP，以以实实现现触触发发电电路路与与主主电电路的路的电电气隔离，如气隔离，如图图3-63-6所示。所示。图图3-6 3-6 带输出脉冲变压器的单结晶体管触发电路带输出脉冲变压器的单结晶体管触发电路本讲稿第九页，共三十一页第二第二节节 同步同步电压为锯齿电压为锯齿波的触波的触发电发电路路 一、锯齿波同步触发电路组成一、锯齿波同步触发电路组成 图图3-73-7为为锯锯齿齿波波同同步步触触发发电电路路，该该电电路路由由以以下下五五个个基基本本环环节节

7、组组成成：同同步步环环节节。锯锯齿齿 波波形形成成及及脉脉冲冲移移相相环环节节。脉脉冲冲形形成成、放放大大和和输输出出环环节节。双双脉脉冲冲形形成成环环节节。强触发环节。强触发环节。本讲稿第十页，共三十一页锯齿锯齿波同步触波同步触发电发电路路 图3-7 同步电压为锯齿波的触发电路本讲稿第十一页，共三十一页二、工作原理波形分析二、工作原理波形分析 图3-8 锯齿波触发电路各点电压波形 本讲稿第十二页，共三十一页 三、双脉冲形成三、双脉冲形成环节环节 对对于于三三相相全全控控桥桥电电路路，电电源源三三相相U、V、W为为正正相相序序时时，6只只晶晶闸闸管管的的触触发发顺顺序序为为VT1 VT2VT3

8、VT4VT5VT6彼彼此此间间隔隔60，为为了了得得到到双双脉脉冲冲，6块块触触发发板板的的X、Y可可按按图图3-9所所示示方方式式连连接接，即后相的即后相的X端与前相的端与前相的Y端相连。端相连。图3-9 实现双脉冲连接的示意图 本讲稿第十三页，共三十一页第三第三节节 集成触集成触发电发电路路 一、一、KC04KC04、KC41CKC41C组成的三相集成触发电路组成的三相集成触发电路 如如图图3-103-10所所示示，由由三三块块KC04KC04与与一一块块KC41CKC41C外外加加少少量量分分立立元元器器件件，可可以以组组成成三三相相全全控控桥桥的的集集成成触触发发电电路路，它它比比分分

9、立立元元器器件电路要简单得多。件电路要简单得多。本讲稿第十四页，共三十一页三相全控三相全控桥桥双窄脉冲集成触双窄脉冲集成触发电发电路路 本讲稿第十五页，共三十一页 1 1KC04KC04移相触移相触发发器器 KC04KC04与分立元器件的锯与分立元器件的锯齿波触发电路相似，也是由同齿波触发电路相似，也是由同步、锯齿波形成、移相控制、步、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成及放大输出等环节组脉冲形成及放大输出等环节组成。该器件适用于单相、三相成。该器件适用于单相、三相全控桥式装置中作晶闸管双路全控桥式装置中作晶闸管双路脉冲相控触发。脉冲相控触发。图3-11 KC04与KC41C电路各点电压波形 本讲稿

10、第十六页，共三十一页 2 2KC41CKC41C六路双脉冲形成器六路双脉冲形成器 图3-12 KC41C内部电路及封装外形 本讲稿第十七页，共三十一页 二、集成二、集成电电路路MC787MC787和和MC788 MC788 集集成成电电路路MC787MC787和和MC788MC788与与KCKC系系列列相相比比较较，具具有有功功能能强强、外外接接元元器器件件少少、不不需需要要双双电电源源供供电电、功功耗耗少少等等多多项项优优点点，对对于于电电力力电电子子产产品品的的小小型型化化和和方便设计具有重要意义。图方便设计具有重要意义。图3-133-13为该电路的结构框图。为该电路的结构框图。图3-13

11、 MC787和MC788内部电路的结构框图 本讲稿第十八页，共三十一页 集集成成块块由由同同步步过过零零电电路路和和极极性性检检测测电电路路、锯锯齿齿波波形形成成电电路路、比比较较电电路路、抗抗干干扰扰锁锁定定电电路路、调调制制脉脉冲冲发发生生器器、脉脉冲冲形形成成电电路路、脉脉冲冲分分配配及及驱驱动动电电路路组组成成。电电路路采采用用单单电电源源供供电电，同同步步电电压压的的零零点点设设计计在在1 12 2电电源源电电压压处处。三三相相同同步步电电压压信信号号经经T T形形网网络络进进入入过过零零检检测测和和极极性性判判别别电电路路，检检测测出出零零点点和和极极性性后后，在在锯锯齿齿波波形形

12、成成电电路路的的C CU U、C CV V、C CW W三三个个电电容容上上积积分分形形成成锯锯齿齿波波。锯锯齿齿波波形形成成电电路路由由于于采采用用集集中中式式恒恒流流源源，相相对对误误差差很很小小，具具有有良良好好的的线线性性度度和和一一致致性性。因因此此要要求求选选取取的的积积分分电容的相对误差也应较小。电容的相对误差也应较小。锯齿锯齿波在比波在比较较器中与移相器中与移相电压电压比比较较取得交点，移相取得交点，移相电压电压由脚由脚4 4通通过电过电位器位器调节调节或由外或由外电电路路控制得到。移相控制得到。移相电压为电压为正极性，当移相正极性，当移相电压电压增加增加时时，输输出触出触发发

13、延延迟迟角增大。移相角增大。移相电压电压的的调调整范整范围围可按可按积积分分电电容的大小，在容的大小，在0 015V15V间选间选取。取。本讲稿第十九页，共三十一页用用MC787MC787和和MC788MC788组组成的三相触成的三相触发电发电路原理路原理图图 本讲稿第二十页，共三十一页使用使用时应时应注意的几个注意的几个问题问题 1)1)同同步步电电压压的的零零点点取取在在1 12 2电电源源电电压压处处，所所以以，同同步步信信号号的的“地地”若若与与电电路路共共地地，电电路路的的同同步步信信号号输输入入端端需需用用电电阻阻进进行行1 12 2分分压压，然然后后将将同同步步信信号号用用电电容

14、容耦耦合合到到输输入入端端；1 12 2分分压压精精度度将将影影响响同同步步信信号号的的零零点点，应应选选用用相相对对误误差差小小于于2 2的的电电阻阻。此此外外同同步步信信号号的的峰峰值值不不应应超超过过电源电压数值。电源电压数值。2)2)电电容容的的相相对对误误差差应应小小于于5 5，当当频频率率为为50Hz50Hz时时，电电容容可可取取0.15F0.15F左右，当频率较高时，为保证电容积分幅值，电容应减小。左右，当频率较高时，为保证电容积分幅值，电容应减小。3)3)电路的半控全控控制端，使用时不要悬空。电路的半控全控控制端，使用时不要悬空。4)MC7874)MC787MC788MC788

15、可可方方便便地地用用于于普普通通晶晶闸闸管管、双双向向晶晶闸闸管管、门门极极关关断断晶晶闸闸管管、非非对对称称晶晶闸闸管管的的电电力力电电子子设设备备中中作作移移相相触触发发脉脉冲冲形形成成电电路路。改改变变C CX X，它它还还可可用用于于GTRGTR、电电力力MOSFETMOSFET、IGBTIGBT或或MCTMCT的的电电力力电电子子设设备备中。中。本讲稿第二十一页，共三十一页第四第四节节 数字触数字触发电发电路路 图图3-15 3-15 微机控制数字触发系统框图微机控制数字触发系统框图 本讲稿第二十二页，共三十一页 一、系一、系统统工作原理工作原理 MCS-51MCS-51系系列列80

16、318031单单片片机机内内部部有有两两个个1616位位可可编编程程定定时时器器计计数数器器T T0 0、T T1 1，若若将将其其设设置置为为定定时时器器方方式式1 1，即即1616位位对对机机器器周周期期进进行行计计数数。首首先先将将初初值值装装入入TL(TL(低低8 8位位)及及TH(TH(高高8 8位位)，启启动动定定时时器器即即开开始始从从初初值值加加1 1计计数数，当当计计数数值值溢溢出出时时，向向CPUCPU发发出出中中断断申申请请，CPUCPU响响应应后后执执行行相相应应的的中中断断程程序序。在在中中断断程程序序中中让让单单片片机机发发出出触触发发信信号号，因因此此改改变变计计

17、数器的初值，就可改变定时长短。数器的初值，就可改变定时长短。本讲稿第二十三页，共三十一页图图3-16 3-16 三相全控桥电路及触发脉冲三相全控桥电路及触发脉冲 图图3-17 3-17 输出脉冲程序流程图输出脉冲程序流程图本讲稿第二十四页，共三十一页 电电路路工工作作时时，设设 1 1为为触触发发延延迟迟角角，即即第第一一对对脉脉冲冲距距离离同同步步参参考考点点的的电电角角度度，后后面面每每隔隔6060发发一一对对脉脉冲冲，共发共发6 6对。各脉冲位置与时间关系如图对。各脉冲位置与时间关系如图3-16b3-16b所示，设所示，设 t t1 1=t t 1 1 t tn n=t t 1 1+(+

18、(n n-1)-1)t t60 60 式中式中t t1 1 1 1对应的时间；对应的时间；n n 触发脉冲序号，触发脉冲序号，n n=1=1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6 t tn n第第n n个个脉冲脉冲对应的时间；对应的时间；t t60606060所所对应对应的的时间时间。本讲稿第二十五页，共三十一页 二、微机触二、微机触发发系系统统的硬件的硬件设设置置 图3-18 系统硬件配置框图本讲稿第二十六页，共三十一页第五第五节节 触触发电发电路与主路与主电电路路电压电压的同步的同步 所所谓谓同同步步，是是指指把把一一个个与与主主电电路路晶晶闸闸管管所所受受电电源源电电压压保保持持合合适

19、适相相位位关关系系的的电电压压提提供供给给触触 发发电电路路，使使得得触触发发脉脉冲冲的的相相位位出出现现在在被被触触发发晶晶闸闸管管承承受受正正向向电电压压的的区区间间，确确保保主主电电路路各各晶晶闸闸 管管在在每每一一个个周周期期中中按按相相同同的的顺顺序序和和触触发发延延迟迟角角被被触触发发导导通通。我我们们将将提提供供给给触触发发电电路路合合适适相相位位 的的电电压压称称为为同同步步信信号号电电压压，正正确确选选择择同同步步信信号号电电压压与与晶晶闸闸管管主主电电压压的的相相位位关系称关系称为为同步或定同步或定 相。相。本讲稿第二十七页，共三十一页 一、一、实现实现同步的方法同步的方法

20、 触触发发电电路路要要与与主主电电路路电电压压取取得得同同步步，首首先先二二者者应应由由同同一一电电网网供供电电，保保证证电电源源频频率率一一致致；其其次次要要根根据据主主电电路路的的型型式式选选择择合合适适的的触触发发电电路路；最最后后依依据据整整流流变变压压器器的的联联结结组组标标号号、主主电电路路 线线路路型型式式、负负载载性性质质确确定定触触发发电电路路的的同同步步电电压压，并并通通过同步变压器的正确连接加以实现。过同步变压器的正确连接加以实现。由由于于同同步步变变压压器器二二次次电电压压要要分分别别接接到到各各单单元元触触发发电电路路，而而一一套套主主电电路路的的各各单单元元触触发发

21、装装置置 一一般般有有公公共共“接接地地”端端点点，所所以以，同同步步变变压压器器的的二二次只能是星形联结。次只能是星形联结。本讲稿第二十八页，共三十一页 二、定相二、定相举举例例 例例 三三相相桥桥式式全全控控电电路路如如图图3-19a3-19a所所示示，直直流流电电动动机机负负载载，要要求求可可逆逆运运行行，整整流流变变压压器器 TRTR为为D D，y1y1联联结结组组标标号号，采采用用图图3-73-7所所示示锯锯齿齿波波触触发发电电路路。锯锯齿齿波波的的齿齿宽宽为为240240，考考虑虑锯锯齿齿波波起起始始段段的的非非线线性性，故故留留出出6060余余量量。电电路路要要求求的的移移相相范

22、范围围是是3030150150。试试按按简简化化相相量量图图的的方方法法来来确确定定同同步步变变压压器器的的联联结结组组标标号号及变压器绕组联结方法。及变压器绕组联结方法。解解 选选择择以以某某一一只只晶晶闸闸管管的的同同步步定定相相为为例例(如如以以VTVT1 1管管)，其其余余五管可根据相位关系依五管可根据相位关系依 次确定。具体步骤如下：次确定。具体步骤如下：1 1确定确定VTVT1 1管的同步管的同步电压电压与主与主电电路路电压电压的相位关系的相位关系 2 2确定同步变压器的联结组标号确定同步变压器的联结组标号 3 3确定同步电压与各触发电路的连线确定同步电压与各触发电路的连线 本讲稿

23、第二十九页，共三十一页 图图3-19 3-19 三相全控桥同步定相实例图三相全控桥同步定相实例图本讲稿第三十页，共三十一页本章小结本章小结 晶晶闸闸管管的的导导通通控控制制信信号号由由触触发发电电路路提提供供，触触发发电电路路的的类类型型按按组组成成器器件件分分为为：单单结结晶晶体体管管触触发发电电路路、晶晶体体管管触触发发电电路路、集集成成触触发发电电路路和和计计算算机机数数字字触触发发电电路路等等。单单结结晶晶体体管管触触发发电电路路结结构构简简单单，调调节节方方便便，输输出出脉脉冲冲前前沿沿陡陡，抗抗干干扰扰能能力力强强，对对于于控控制制精精度度要要求求不不高高的的小小功功率率系系统统，可可采采用用单单结结晶晶体体管管触触发发电电路路来来控控制制；对对于于大大容容量量晶晶闸闸管管一一般般采采用用晶晶体体管管或或集集成成电电路路组组成成的的触触发发电电路路。计计算算机机数数字字触触发发电电路路常常用用于于控控制制精精度度要要求求较较高高的的复复杂杂系系统统中中。各各类类触触发发电电路路有有其其共共同同特特点点，它它们们一一般般由由同同步步环环节节、移移相相环环节节、脉脉冲冲形形成成环环节节和和功功率率放放大大输出环节组成。输出环节组成。本讲稿第三十一页，共三十一页