電力電子技術(shù)門(mén)極觸發(fā)電路3、1、2晶閘管對(duì)觸發(fā)電路得要求

1、觸發(fā)脈沖得電壓與電流應(yīng)大于晶閘管要求得數(shù)值,并留有一定得裕量。2、觸發(fā)脈沖應(yīng)滿(mǎn)足要求得移相范圍240°-300°。3、觸發(fā)脈沖與晶閘管主電路電源必須同步。4、觸發(fā)脈沖得應(yīng)有足夠得寬度,脈沖前沿陡度應(yīng)大于1A/us。5、為滿(mǎn)足三相全控橋得要求,觸發(fā)電路應(yīng)能輸出雙窄脈沖或?qū)捗}沖。

6、為滿(mǎn)足反并聯(lián)可逆電路得要求,觸發(fā)電路應(yīng)有αmin、βmin

限制。

相控電路:晶閘管可控整流電路,通過(guò)控制觸發(fā)角a得大小即控制觸發(fā)脈沖起始相位來(lái)控制輸出電壓大小。采用晶閘管相控方式時(shí)得交流電力變換電路與交交變頻電路(第4章)。相控電路得驅(qū)動(dòng)控制為保證相控電路正常工作,很重要得就是應(yīng)保證按觸發(fā)角a得大小在正確得時(shí)刻向電路中得晶閘管施加有效得觸發(fā)脈沖。晶閘管相控電路,習(xí)慣稱(chēng)為觸發(fā)電路。大、中功率得變流器廣泛應(yīng)用得就是晶體管觸發(fā)電路,其中以同步信號(hào)為鋸齒波得觸發(fā)電路應(yīng)用最多。3、2同步信號(hào)為鋸齒波得觸發(fā)電路輸出可為雙窄脈沖(適用于有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通得電路),也可為單窄脈沖。三個(gè)基本環(huán)節(jié):脈沖得形成與放大、鋸齒波得形成與脈沖移相、同步環(huán)節(jié)。此外,還有強(qiáng)觸發(fā)與雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)。圖3-1同步信號(hào)為鋸齒波得觸發(fā)電路3、2同步信號(hào)為鋸齒波得觸發(fā)電路1)脈沖形成環(huán)節(jié)V4、V5—脈沖形成V7、V8—脈沖放大控制電壓uco加在V4基極上圖3-2同步信號(hào)為鋸齒波得觸發(fā)電路脈沖前沿由V4導(dǎo)通時(shí)刻確定,脈沖寬度與反向充電回路時(shí)間常數(shù)R11C3有關(guān)。電路得觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器TP二次側(cè)輸出,其一次繞組接在V8集電極電路中。當(dāng)V4得基極電壓uco=0時(shí),V4截止。+E1電源通過(guò)R11提供給V5一個(gè)足夠大得基極電流,使V5飽與導(dǎo)通。所以V5集電極電壓接近于-E1,V7、V8處于截止?fàn)顟B(tài),無(wú)脈沖輸出。電源+E1經(jīng)R9、V5得發(fā)射極到-E1對(duì)電容C3充電,充滿(mǎn)后電容兩端電壓接近2E1,極性如圖所示。當(dāng)uco≥0、7V時(shí),V4導(dǎo)通。A點(diǎn)電位從+E1突降到1V,由于電容C3兩端電壓不能突變,所以V5基極電位也突降到-2E1,V5基射極反偏置,V5立即截止。它得集電極電壓由-E1迅速上升到鉗位電壓2、1V時(shí),使得V7、V8導(dǎo)通,輸出觸發(fā)脈沖。同時(shí)電容C3由+E1經(jīng)R11、VD4、V4放電并反向充電,使V5基極電位逐漸上升。直到V5基極電位ub5>-E1,V5又重新導(dǎo)通。這時(shí)V5集電極電壓又立即降到-E1,使V7、V8截止,輸出脈沖終止。可見(jiàn),脈沖前沿由V4導(dǎo)通時(shí)刻確定,脈沖寬度由反向充電時(shí)間常數(shù)R11C3決定。

2)鋸齒波得形成與脈沖移相環(huán)節(jié)鋸齒波電壓形成得方案較多,如采用自舉式電路、恒流源電路等;本電路采用恒流源電路。恒流源電路方案,由V1、V2、V3與C2等元件組成

V1、VS、RP2與R3為一恒流源電路圖3-2

同步信號(hào)為鋸齒波得觸發(fā)電路當(dāng)V2截止時(shí),恒流源電流I1C對(duì)電容C2充電,所以C2兩端得電壓uC為uC按線(xiàn)性增長(zhǎng),即ub3按線(xiàn)性增長(zhǎng)。調(diào)節(jié)電位器RP2,可以改變C2得恒定充電電流I1C。

當(dāng)V2導(dǎo)通時(shí),因R4很小所以C2迅速放電,使得ub3電位迅速降到零伏附近。當(dāng)V2周期性地導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí),ub3便形成一鋸齒波。射極跟隨器V3得作用就是減小控制回路電流對(duì)鋸齒波電壓ub3得影響。V4基極電位由鋸齒波電壓、控制電壓uco、直流偏移電壓up三者疊加所定,它們分別通過(guò)電阻R6、R7、R8

與V4基極連接。

根據(jù)疊加原理,先設(shè)uh為鋸齒波電壓ue3單獨(dú)作用在基極時(shí)得電壓,其值為

所以u(píng)h仍為鋸齒波,但斜率比ue3低。同理,直流偏移電壓up單獨(dú)作用在V4基極時(shí)得電壓為

控制電壓uco單獨(dú)作用在V4基極時(shí)得電壓為:

所以,仍為一條與up平行得直線(xiàn),但絕對(duì)值比up小;仍為一條與uco平行得直線(xiàn),但絕對(duì)值比uco小。

當(dāng)V4不導(dǎo)通時(shí),V4得基極b4得波形由確定。當(dāng)b4點(diǎn)電壓等于0、7V后,V4導(dǎo)通。產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。改變uco便可以改變脈沖產(chǎn)生時(shí)刻,脈沖被移相。加up得目得就是為了確定控制電壓uco=0時(shí)脈沖得初始相位。以三相全控橋?yàn)槔?當(dāng)接反電勢(shì)電感負(fù)載時(shí),脈沖初始相位應(yīng)定在α=90

;當(dāng)uco=0時(shí),調(diào)節(jié)up得大小使產(chǎn)生脈沖得M點(diǎn)對(duì)應(yīng)α=90

得位置。當(dāng)uco為0,α=90

,則輸出電壓為0;如uco為正值,M點(diǎn)就向前移,控制角α<90

,處于整流工作狀態(tài);如uco為負(fù)值,M點(diǎn)就向后移,控制角α>90

,處于逆變狀態(tài)。

大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜3)同步環(huán)節(jié)同步——要求觸發(fā)脈沖得頻率與主電路電源得頻率相同且相位關(guān)系確定。鋸齒波就是由開(kāi)關(guān)V2管來(lái)控制得。V2開(kāi)關(guān)得頻率就就是鋸齒波得頻率——由同步變壓器所接得交流電壓決定。V2由導(dǎo)通變截止期間產(chǎn)生鋸齒波——鋸齒波起點(diǎn)基本就就是同步電壓由正變負(fù)得過(guò)零點(diǎn)。V2截止?fàn)顟B(tài)持續(xù)得時(shí)間就就是鋸齒波得寬度——取決于充電時(shí)間常數(shù)R1C1。同步環(huán)節(jié)就是由同步變壓器TS、VD1、VD2、C1、R1與晶體管V2組成。同步變壓器與整流變壓器接在同一電源上,用同步變壓器得二次電壓來(lái)控制V2得通斷作用,這就保證了觸發(fā)脈沖與主電路電源同步。

與主電路同步就是指要求鋸齒波得頻率與主電路電源得頻率相同且相位關(guān)系確定。鋸齒波就是由開(kāi)關(guān)管V2控制得,也就就是由V2得基極電位決定得。同步電壓uTS經(jīng)二極管VD1加在V2得基極上。當(dāng)電壓波形在負(fù)半周得下降段時(shí),因Q點(diǎn)為零電位,R點(diǎn)為負(fù)電位,VD1導(dǎo)通,電容C1被迅速充電。Q點(diǎn)電位與R點(diǎn)相近,故在這一階段V2基極為反向偏置,V2截止。在負(fù)半周得上升段,+E1電源通過(guò)R1給電容C1充電,其上升速度比uTS波形慢,故VD1截止,uQ為電容反向充電波形。當(dāng)Q點(diǎn)電位達(dá)1、4V時(shí),V2導(dǎo)通,Q點(diǎn)電位被鉗位在1、4V。直到TS二次電壓得下一個(gè)負(fù)半周到來(lái),VD1重新導(dǎo)通,C1放電后又被充電,V2截止。如此循環(huán)往復(fù),在一個(gè)正弦波周期內(nèi),包括截止與導(dǎo)通兩個(gè)狀態(tài),對(duì)應(yīng)鋸齒波波形恰好就是一個(gè)周期,與主電路電源頻率與相位完全同步,達(dá)到同步得目得。可以瞧出鋸齒波得寬度就是由充電時(shí)間常數(shù)R1C1決定得。

同步信號(hào)為鋸齒波得觸發(fā)電路得工作波形

3、2同步信號(hào)為鋸齒波得觸發(fā)電路4)雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)

內(nèi)雙脈沖電路

V5、V6構(gòu)成“或”門(mén)當(dāng)V5、V6都導(dǎo)通時(shí),V7、V8都截止,沒(méi)有脈沖輸出。只要V5、V6有一個(gè)截止,都會(huì)使V7、V8導(dǎo)通,有脈沖輸出。第一個(gè)脈沖由本相觸發(fā)單元得uco對(duì)應(yīng)得控制角

產(chǎn)生。隔60

得第二個(gè)脈沖就是由滯后60

相位得后一相觸發(fā)單元產(chǎn)生(通過(guò)V6)。三相橋式全控整流電路得情況(自學(xué))觸發(fā)電路自身在一個(gè)周期內(nèi)可輸出兩個(gè)間隔60°得脈沖,稱(chēng)內(nèi)雙脈沖電路。而在觸發(fā)器外部通過(guò)脈沖變壓器得連接得到雙脈沖稱(chēng)為外雙脈沖。本觸發(fā)電路屬于內(nèi)雙脈沖電路。當(dāng)V5、V6都導(dǎo)通時(shí),V7、V8截止,沒(méi)有脈沖輸出。只要V5、V6有一個(gè)截止,就會(huì)使V7、V8導(dǎo)通,有脈沖輸出。因此本電路可以產(chǎn)生符合要求得雙脈沖。第一個(gè)脈沖由本相觸發(fā)單元得uco對(duì)應(yīng)得控制角α使V4由截止變導(dǎo)通造成V5瞬時(shí)截止,使得V8輸出脈沖。隔60°得第二個(gè)脈沖就是由后一相觸發(fā)單元通過(guò)連接到引腳Y使本單元V6截止,使本觸發(fā)電路第二次輸出觸發(fā)脈沖。其中VD4與R17得作用主要就是防止雙脈沖信號(hào)相互干擾。

5強(qiáng)觸發(fā)環(huán)節(jié)36V交流電壓經(jīng)整流、濾波后得到50V直流電壓,經(jīng)R15對(duì)C6充電,B點(diǎn)電位為50V。當(dāng)V8導(dǎo)通時(shí),C6經(jīng)脈沖變壓器一次側(cè)R16、V8迅速放電,形成脈沖尖峰,由于有R15得電阻,且電容C6得存儲(chǔ)能量有限,B點(diǎn)電位迅速下降。當(dāng)B點(diǎn)電位下降到14、3V時(shí),VD15導(dǎo)通,B點(diǎn)電位被15V電源鉗位在14、3V,形成脈沖平臺(tái)。6脈沖封