电力电子ch5触发电路

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。采用晶闸管相控方式时的交流电力变换电路和交交变频电路。相控电路的驱动控制：为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角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。大、中功率的变流器广泛应用的是晶体管触发电路，其中以同步信号为锯齿波的触发电路应用最多。5.1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，前沿要陡正弦波尖脉冲方脉冲强触发脉冲脉冲序列触发电路通常以组成的主要元件名称分类，可分为：单结晶体管触发电路、晶体管触发电路、集成电路触发器、计算机控制数字触发电路等。常见的触发脉冲电压波形如下：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。(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PbbbbbbbAUUrrrU121分压比IP(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）(a)单结晶体管实验电路(b)单结晶体管伏安特性二、单结晶体管自激振荡电路1.电源接通：E通过Re对C充电，时间常数为ReC2.Uc增大，达到UP，单结晶体管导通，C通过R1放电3.Uc减少，达到Uv，单结晶体管截止，ｕR1下降，接近于零4.重复充放电过程Re的值不能太大或太小，满足电路振荡的Re的取值范围VVePPIUERIUE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：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。11ln11CRTfe三、具有同步环节的单结晶体管触发电路①同步电压形成环节②脉冲移相环节③脉冲形成及输出环节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。5.2同步电压为锯齿波的触发电路组成环节同步环节锯齿波的形成和脉冲移相环节脉冲形成、放大和输出环节双窄脉冲形成环节强触发及脉冲封锁环节220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VXY接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11~VD141.同步环节电源负半周下降段：VD1开通C1充电V2截止220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VXY接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11~VD141.同步环节电源负半周上升段：VD1截止C1反向充电，电压升高V2开通当C1电压上升至+1.4V时：V2截止结论2：V2处于截止状态的时间决定锯齿波的宽度！第一段：电源负半周下降段第二段：电源负半周上升段至1.4V无法改变！+15V通过R1向C1充电改变R1C1，可改变V2截止时间，进而改变锯齿波的宽度！结论4：锯齿波的宽度由R1C1来决定！1.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。锯齿波由开关V2管来控制：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。220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VXY接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11~VD142.锯齿波的形成环节恒流源电路220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VXY接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11~VD142.锯齿波的形成环节V2截止时C2由I1c充电c1c1c2211uIdtItCCC2电压线性增加调节RP2，改变I1c，改变电压上升率结论1：RP2用来调节锯齿波的斜率结论2：V2处于截止状态的时间决定锯齿波的宽度！220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VXY接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11~VD142.锯齿波的形成环节V2导通时C2通过R4-V2放电由于R4阻值较小，放电速度很快！即：V2周期性开通关断时，V3基极得到的是锯齿波的电压。V3为射极跟随器，用于减少控制回路的电流对锯齿波电压V3基极电位的影响结论3：V2周期性开通关断时，V3发射极得到的是锯齿波的电压！220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VXY接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11~VD143.脉冲移相环节V4基极电压是三个电压的叠加：1.锯齿波电压：Ue32.移相控制电压Uco3.直流偏移电压Up3.脉冲移相环节根据叠加定理求解V4基极电位：(1)Ue3独立作用在V4基极产生电压Uh(2)Uco独立作用在V4基极产生电压U′co(3)Up独立作用在V4基极产生电压U′pV4基极电位：Uh+U′co+U′pR6R8R7ucoupV4ue33.脉冲移相环节根据叠加定理求解V4基极电位：(1)Ue3独立作用在V4基极产生电压Uh78he3678////RRuuRRRR6R8R7ucoupV4ue3R8R6R7V4ue3uh3.脉冲移相环节根据叠加定理求解V4基极电位：(2)Uco独立作用在V4基极产生电压U′co'68coco768////RRuuRRRR6R8R7ucoupV4ue3(3)Up独立作用在V4基极产生电压U′p'67pp867////RRuuRRR3.脉冲移相环节Uh+U′co+U′pR6R8R7ucoupV4ue3Uh+U′pU′co0VV4基极电位：当V4基极电压Ub40.7V时，V4开通，输出脉冲；当改变控制电压Uco时，改变了V4开通时刻，实现移相！3.脉冲移相环节Uh+U′co+U′pUh+U′pU′co0V加入Up的作用：通过改变Up，确定Uco=0时，触发脉冲的初始相位！触发角α变化范围：0—90—180考虑到最小触发角和最小逆变角的限制：α变化范围：30—90—150，即为120变化范围。由于锯齿两端的非线性，一般要求锯齿波宽度大于180，通常为240。3.脉冲移相环节Uh+U′co+U′pUh+U′pU′co0V通常，令Uco=0，调节Up，使得锯齿波与横轴的交点为240的中央，对应于α=90。α=90Uco0时：交点前移，脉冲提前，α90；3.脉冲移相环节Uh+U′co+U′pUh+U′pU′co0V通常，令Uco=0，调节Up，使得锯齿波与横轴的交点为240的中央，对应于α=90。α=90Uco0时：交点前移，脉冲提前，α90；Uco0时：交点后移，脉冲推后，α90。4.脉冲形成、放大和输出环节220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VXY接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11~VD14Ub4=0V4截止V5开通V6开通V5集电极电位：-15V+（0.7V+0.3V+0.3V）=-13.7VV7截止V8截止无脉冲输出V5基极电位：-15V+（0.7V+0.3V+0.7V）=-13.3V+15VUc3=15V-（-13.3V）=28.3V4.脉冲形成、放大和输出环节220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VXY接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11~VD14Ub4=0.7VV4导通V5截止V7导通V8导通脉冲输出C3电压不能突变，V5基极：1V-28.3V=-27.3VA点电位：0.3V+0.7V=1VV5集电极：0.7V+0.7V+0.7V=2.1VV6截止4.脉冲形成、放大和输出环节220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VXY接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11~VD14Uco=0.7VV4导通V5截止V7导通V8导通脉冲输出C3通过图示支路放电和反向充电当V5基极电压大于-13.3V时，V5重新开通（重复）V6截止4.脉冲形成、放大和输出环节220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VXY接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11~VD14Uco=0.7VV4导通V5截止V7导通V8导通脉冲输出结论：(1)脉冲前沿由V4导通时刻确定；(2)V5、V6截止持续的时间为脉冲宽度，由R11C3确定！V6截止220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VXY接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R1