【文章內(nèi)容簡介】 、晶閘管承受的電壓波形等都一樣區(qū)別在于：由于負載不同，同樣的整流輸出電壓加到負載上，得到的負載電流 id 波形不同。阻感負載時，由于電感的作用，使得負載電流波形變得平直，當電感足夠大的時候，負載電流的波形可近似為一條水平線。 a 60176。時阻感負載時的工作情況與電阻負載時不同，電阻負載時 ud 波形不會出現(xiàn)負的部分，而阻感負載時，由于電感 L 的作用， ud 波形會出現(xiàn)負的部分帶阻感負載時，三相橋式全控整流電路的 a 角移相范圍為 90176。 定量分析 （即帶阻感負載時，或帶電阻負載α≤ 60176。）的平均值為 60176。時，整流電壓平均值為 ）（公式 1c o )(s i n6312233233 ???????? UttdUU d ?? ??? 11 ： Id= ）（公式 3d RU ，帶阻感負載時，變壓器二次側(cè)電流波形為正負半周各寬 120176。前沿相差 180176。的矩形波，其有效值為 本章 10KW 直流電動機不可逆調(diào)速采用的是三相橋式全控整流電路帶電感性負載的主回路 圖 33 10KW直流電動機三相橋式全控整流電路主回路系統(tǒng)圖 三相橋式全控整流電路主回路的特點 ，且不能是同一組的晶閘管，必須是共陰極的組的一只，共陽極組的一只，這樣才能形成向負載供電的回路。 VT1VT2VT3VT4VT5VT6 依次送出，相位依次相差 60176。 。對于共陰極組晶閘管 VT VT VT5,其脈沖依次相差120176。；共陽極組 VT VT VT2 的脈沖也依次相差 120176。；但對于接在同一相的晶閘管，如 VT1和 VT4， VT3 和 VT6， VT5和 VT2，他們之間的相位均相差 180176。 ，要求觸發(fā)脈沖為單寬脈沖或者雙窄脈沖。 ）（公式 23 3c )(ts i n63 223 3d ?????? ?????? ???? ? ? ????? ? ?? UtdUU）（公式））（（ 1 dd2d2d2 IIIII ?????? ???? 12 ，一周期脈動 6次，每次脈動的波形也都一樣，故該電路為 6脈波整流電路，其基波頻率為 300Hz。 ，變壓器一周期有 240176。有電流通過，變壓器的利用率高，且由于流過變壓器的電流是正負對稱的，沒有直流分量，所以變壓器沒有直流磁化現(xiàn)象。 ，但其整流后的輸出電壓的平均值 Ud 是三相半波的 2倍，所以當要求同樣的輸出電壓 Ud 時，三相橋式電路對管子的電壓要求降低了一半。 正是由于三相橋式全控直流電路具有上述特點，所以在大功率高電壓的場合中應(yīng)用較為廣泛，特別是對要求能進行有源逆變的負載，或中大容量要求可逆調(diào)速的直流電動機負載常選用此電路。 13 第 4 章 觸發(fā)電路 觸發(fā)信號的要求 普通晶閘管是半控型電力電子器件。為了使晶閘管由阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)入導(dǎo)通狀態(tài)，晶閘管在承受正向陽極電壓的同時，還需要在門極加上適當?shù)挠|發(fā)電壓?？刂凭чl管導(dǎo)通的電路稱為觸發(fā)電路。觸發(fā)電路常以所組成的主要元件名稱進行分類，包括簡單觸發(fā)電路、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、晶體管觸發(fā)電路、集成電路觸發(fā)器和計算機控制數(shù)字觸發(fā)電路等。 控制 GTR 、 GTO 、功率 MOSFET 、 IGBT 等全控型器件的 通斷則需要設(shè)置相應(yīng)的驅(qū)動電路?；鶚O（門極、柵極）驅(qū)動電路是電力電子主電路和控制電路之間的接口。采用性能良好的驅(qū)動電路，可使電力電子器件工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)，縮短開關(guān)時間，減少開關(guān)損耗。另外，許多保護環(huán)節(jié)也設(shè)在驅(qū)動電路或通過驅(qū)動電路來實現(xiàn)。 觸發(fā)電路與驅(qū)動電路是電力電子裝置的重要組成部分。為了充分發(fā)揮電力電子器件的潛力、保證裝置的正常運行，必須正確設(shè)計與選擇觸發(fā)電路與驅(qū)動電路。 晶閘管的觸發(fā)信號可以用交流正半周的一部分，也可用直流，還可用短暫的正脈沖。為了減少門極損耗，確保觸發(fā)時刻的準確性，觸發(fā)信號常采 用脈沖形式。晶閘管對觸發(fā)電路的基本要求有如下幾條： 為使晶閘管可靠觸發(fā)，觸發(fā)電路提供的觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流必須大于晶閘管產(chǎn)品參數(shù)提供的門極觸發(fā)電壓與觸發(fā)電流值，即必須保證具有足夠的觸發(fā)功率。例如， 50KP 要求觸發(fā)電壓不小于 ，觸發(fā)電流不小于 mA100 ； 200KP 要求觸發(fā)電壓不小于 4V，觸發(fā)電流不小于 mA200 。但觸發(fā)信號不許超過規(guī)定的門極最 14 大允許峰值電壓與峰值電流，以防損壞晶閘管的門極。在觸發(fā)信號為脈沖形式時，只要觸發(fā)功率不超過規(guī)定值，允許觸發(fā)電壓或觸發(fā)電流的幅值在短時間內(nèi)大大超過銘牌規(guī)定值。 為了保證電路的品質(zhì)及可靠性，要求晶閘管在每個周期都在相同的相位上觸發(fā)。因此，晶閘管的觸發(fā)電壓必須與其主回路的電源電壓保持固定的相位關(guān)系，即實現(xiàn)同步。實現(xiàn)同步的辦法通常是選擇觸發(fā)電路的同步電壓，使其與晶閘管主電壓之間滿足一定的相位關(guān)系。 ，前 沿要陡 為使被觸發(fā)的晶閘管能保持住導(dǎo)通狀態(tài)，晶閘管的陽極電流在觸發(fā)脈沖消失前必須達到擎住電流，因此，要求觸發(fā)脈沖應(yīng)具有一定的寬度，不能過窄。特別是當負載為電感性負載時，因其中電流不能突變，更需要較寬的觸發(fā)脈沖，才可使元件可靠導(dǎo)通。例如，單相整流電路，電阻性負載時脈沖寬度應(yīng)大于 s?10 ，電感性負載時則因大于 s?100 ；三相全控橋中采用單脈沖觸發(fā)時脈寬應(yīng)大于 ?60（通常取 ?90 ），而采用雙脈沖觸發(fā)時，脈寬為 ?10 左右即可。此外，很多晶閘管電路還要求觸發(fā)脈沖具有陡的前沿，以實現(xiàn)精確的觸發(fā)導(dǎo)通控制。 4. 觸發(fā)脈沖的移相范圍應(yīng)能滿足主電路的要求 觸發(fā)脈沖的移相范圍與主電路的型式、負載性質(zhì)及變流裝置的用途有關(guān)。例如，單相全控橋電阻負載要求觸發(fā)脈沖移相范圍為 ?180 ，而電感性負載（不接續(xù)流管時）要求移相范圍為 ?90 。三相半波整流電路電阻負載時要求移相范圍為 ?150 ，而三相全控橋式整流電路電阻負載時要求移相范圍為 ?120 。 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 （ 1）單結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)和觸發(fā)特點 單結(jié)晶體管它是在一塊高電阻率的 N 型硅片上，用歐姆接觸的方式從其兩端引出兩個電極：第一基極 b1 和第二基極 b2。 b1 和 b2 之間的電阻為 N 型硅片的體電阻，阻值約為 4~10KΩ，在兩個基極之間靠近 b2 處摻入 P 型雜質(zhì)，形成PN 結(jié)，由 P 區(qū)引出發(fā)射極 e，且單結(jié)晶體管只有一個 PN 結(jié)，故稱“單結(jié)管”，但有兩個基極，故又稱“雙基極管” 15 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，觸發(fā)脈沖前沿陡，抗干擾能力強，廣泛應(yīng)用于中小容量的晶閘管電路。 （ 2） 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路原理 圖 41 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路（ a） 圖 42 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路波形 圖 41（ a） 為一單相半控橋單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。為了使晶閘管每次導(dǎo)通的控制角α都相同，從而得到穩(wěn)定的直流電壓，觸發(fā)脈沖必須在電源電壓每次過零后滯后α角出現(xiàn)，因此，觸發(fā)脈沖與電源電壓的相位配合需要同步。圖中同步電路由同步變壓器 TS整流橋以及穩(wěn)壓管 V 組成。變壓器一次側(cè)接主電路電源，二次側(cè)經(jīng)整流、穩(wěn)壓削波，得到梯形波，作為觸發(fā)電路電源，也作同步信號用。當主電路電壓過零時，觸發(fā)電路的同步電壓也過零，單結(jié)管的 ubb也降為零，管內(nèi) A 點電位 UA=0，保證電容電荷很快放完，在下一個半波開始時能從零開始充電，從而使各半周的控制角α一致，起到同步作用。由圖 42（ c）可以看到，每半 16 個電源周期中電容 C充放電不止一次，晶閘管只由第一個觸發(fā)脈沖導(dǎo)通，后面的脈沖不起作用。改變 Re，可以改變電容的充電速度，從而達到調(diào)節(jié)α角的目的。例如，增加 Re 值，可推遲第一個 脈沖出現(xiàn)的時刻，即α增大；反之，α減小。由于只有陽極電壓為正的晶閘管才能觸發(fā)導(dǎo)通，因此如圖中所示，可將觸發(fā)脈沖同時送到兩個晶閘管 VT VT2的門級，這樣既可保證這兩個晶閘管輪流正常導(dǎo)通，又可使電路簡化。 圖 43 單結(jié)晶體管實用電路 若觸發(fā)脈沖直接由電阻 R1上取出，則由于觸發(fā)電路與主電路之間有直接的電聯(lián)系，很不安全。因此，在實際應(yīng)用中，常將脈沖通過脈沖變壓器輸出，以實現(xiàn)輸出的兩個脈沖之間以及觸發(fā)電路與主電路之間的電氣隔離。另外，常用晶體管代替圖 43（ a）電路中的 Re，以便實現(xiàn)自動移相。圖 43 為一種 單結(jié)晶體管組成的實用觸發(fā)電路，它是用小晶閘管 VT1 將觸發(fā)脈沖放大，放大后的脈沖再輸出去觸發(fā)大電流晶閘管。脈沖放大輸出的過程是：先利用三相交流電中 +uw相電壓經(jīng) R VD4 對電容 C3充電，極性為左正右負。然后，單結(jié)晶體管電路產(chǎn)生的幅值與功率均較小的觸發(fā)脈沖觸發(fā) VT1 并使其導(dǎo)通，從而使 C3經(jīng) VT1 及脈沖變壓器 TP 的一側(cè)放電，并在 TP的二次側(cè)送出脈寬一定、幅值及功率很大的脈沖，去觸發(fā)大電流晶閘管（圖中未畫出）。觸發(fā)電路的同步電壓由三相電壓的 uu、 uw相經(jīng)由二極管并聯(lián)給出，這樣可使穩(wěn)壓管上梯形波的底線寬度擴大到 240176。，輸出脈沖的移相范圍可擴大到 180176。由于三相交流電中 +uw相電壓比 +uu、 — uw相超前，因而保證了電路先給 C3充電，然后再觸發(fā) VT1。 簡單移相觸發(fā)電路 17 在負載功率較小，控制精度要求不高時（如各種家用產(chǎn)品），常采用簡單移相觸發(fā)電路。這類電路僅由幾個電阻、電容、二極管以及光耦合器組成，一般不用同步變壓器，因而結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，應(yīng)用比較廣泛。 （ 1）簡單移相觸發(fā)電路原理： 由可變電阻引入本相電壓作為門極觸發(fā)電壓的一種簡單的移相觸發(fā)電路，晶閘管 VT 與負載 Rd 構(gòu)成主回路，電阻 R、電位器 RP 及二極管 VD構(gòu)成觸發(fā)電路。當交流電源電壓 U2 上正下負時， VT 承受正向電壓，電源電壓通過門極電阻 RP產(chǎn)生門極電流 ig，當 ig 上升到晶閘管觸發(fā)電流 IG 時，晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通。由于導(dǎo)通的晶閘管陽、陰極間電壓幾乎為零，因而全部電源電壓幾乎都加在負載電阻Rd上。改變可變電阻 RP 的阻值，便可改變門極電壓電流上升至 IG 所需的時間，即改變晶閘管在一個周期中開始導(dǎo)通的時刻（即實現(xiàn)了移相觸發(fā)），從而改變了負載 Rd 上的電 壓值。二極管 VD 在電路中的作用是防止門極承受反向電壓。簡單觸發(fā)電路的移相范圍小于 90176。 （ 2）阻容移相觸發(fā)電路原理： 一個簡單的阻容移相觸發(fā)電路，是由 Rd、 VT構(gòu)成主電路， RP、 C、 VD VD2構(gòu)成觸發(fā)電路，它是利用電容 C 充電延時觸發(fā)來實現(xiàn)移相的，交流電源電壓 u2經(jīng)負載 Rd 加在晶閘管陽、陰極之間。當晶閘管承受反壓時， u2經(jīng)二極管 VD2對電容充電，極性為上正下負，此時充電時間常數(shù)很?。ㄒ蚨O管正向阻值很小），故電容兩端電壓 uc 的波形與 u2 的波形相似。當 u2 過了負的最大值后， C經(jīng) RP、Rd和 u2 放電，隨后被 u2反充電，極性為上正下負。此時充電時間常數(shù)較大（反向充電時二極管 VD2 截止），導(dǎo)致 uc 的增加滯后于 uc 上升到晶閘管觸發(fā)電壓 UG 時，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，改變 RP阻值即可改變反充電的時間常數(shù)，從而改變 uc 上升到 UG 的時間，實現(xiàn)移相觸發(fā)。 鋸齒波同步觸發(fā)電路 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路輸出觸發(fā)的脈沖的功率較小，脈沖較窄，另外，由于單結(jié)晶體管的參數(shù)差異較大，在多數(shù)電路中，觸發(fā)脈沖不易做到一致。因此，單結(jié)晶體管觸發(fā)電路只用于控制精度要求不高的的單相晶閘管系統(tǒng)，在電流容量較大、要求較高的晶閘管裝置中，為了保證觸發(fā) 脈沖具有足夠的功率，常采用