第三章晶闸管的触发电路优秀课件.ppt

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1、第三章晶闸管的触发电路电力电子技术第1页，本讲稿共31页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)脉冲列第2页，本讲稿共31页第一节 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

2、值应该相等。第3页，本讲稿共31页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4页，本讲稿共31页 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5页，本讲稿共31页 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第

3、6页，本讲稿共31页 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第7页，本讲稿共31页 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

4、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。第8页，本讲稿共31页 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第9页，本讲稿共31页第二节 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

5、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。第10页，本讲稿共31页锯齿波同步触发电路 图3-7 同步电压为锯齿波的触发电路第1 1页，本讲稿共31页二、工作原理波形分析 图3-8 锯齿波触发电路各点电压 波形 第12页，本讲稿共31页 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

6、接的示意图 第13页，本讲稿共31页第三节 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14页，本讲稿共31页三相全控桥双窄脉冲集成触发电路 第15页，本讲稿共31页 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 第16页，本讲稿共31页 2KC41C六

7、路双脉冲形成器 图3-12 KC41C内部电路及封装外形 第17页，本讲稿共31页 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 第18页，本讲稿共31页 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

8、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。第19页，本讲稿共31页用MC787和MC788组成的三相触发电路原理图 第20页，本讲稿共31页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

9、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

10、 于GTR、电 力MOSFET、IGBT或MCT的电力电子设备中。第21页，本讲稿共31页第四节 数字触发电路 图3-15 微机控制数字触发系统框图 第22页，本讲稿共31页 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。第23页，本讲稿共31页图3-16 三相全控桥电路及触

11、发脉冲 图3-17 输出脉冲程序流程图第24页，本讲稿共31页 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。第25页，本讲稿共31页 二、微机触发系统的硬件设置 图3-18 系统硬件配置框图第26页，本讲稿共31页第五节 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

12、 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。第27页，本讲稿共31页 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

13、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。第28页，本讲稿共31页 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3

14、0150。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 第29页，本讲稿共31页 图3-19 三相全控桥同步定相实例图第30页，本讲稿共31页本章小结 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：单结晶体管触发电路、晶体管触发电路、集成触发电路和计算机数字触发电路等。单结晶体管触发电路结构简单，调节方便，输出脉冲前沿陡，抗干扰能力强，对于控制精度要求不高的小功率系统，可采用单结晶体管触发电路来控制；对于大容量晶闸管一般采用晶体管或集成电路组成的触发电路。计算机数字触发电路常用于控制精度要求较高的复杂系统中。各类触发电路有其共同特点，它们一般由同步环节、移相环节、脉冲形成环节和功率放大输出环节组成。第31页，本讲稿共31页