【文章內(nèi)容簡介】 波形相同，但為負(fù)值。 178。 3 三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載 ａ =60176。時工作情況 Ud 波形中每段線電壓的波形繼續(xù)后移，平均值繼續(xù)降低。 ａ =60176。時 Ud 出現(xiàn)為零的點。（因為在該點處，線電壓為零） 178。 4 三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載 ａ﹥ 60176。時工作 情況 當(dāng) ａ﹥ 60176。時，如 ａ =90176。時電阻負(fù)載情況下的工作波形如圖 24 所示 ： 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 8 圖 24三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載 ａ =90176。 時的波形 小結(jié) ： ● 當(dāng) ａ≦ 60176。時， Ud 波形均連續(xù)，對于電阻負(fù)載， id 波形與 Ud 波形一樣，也連續(xù)； ● 當(dāng) ａ﹥ 60176。時， Ud 波形每 60176。中有一段為零， Ud 波形不能出現(xiàn)負(fù)值； ● 帶電阻負(fù)載時三相橋式全控整流電路 ａ 角的移相范圍是 120176。 。 三相橋式全控整流電路電感性負(fù)載 178。 1 三相橋式全控整流電路電感性負(fù)載時的工作情況： 當(dāng) ａ≦ 60176。時： Ud 波形連續(xù)，工作情況與帶電 阻負(fù)載時十分相似，各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓 Ud 波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣；區(qū)別在于：由于負(fù)載不同，同樣的整流輸出電壓加到負(fù)載上，得到的負(fù)載電流波形不同。電感性負(fù)載時，由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大的時候，負(fù)載電流的波形可近似為一條水平線。 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 圖 25三相橋式全控整流電路帶電感性負(fù)載 ａ =0176。 時的波形 圖 26三相橋式全控整流電路帶電感性負(fù)載 ａ =30176。 時的波形 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 圖 27三相橋式全控整流電路帶電感性負(fù)載 ａ =60176。 時的波形 圖 28三相橋式全控整流電路帶電感性 負(fù)載 ａ =90176。 時的波形 （ 1）當(dāng) ａ﹥ 60176。時：電感性負(fù)載時的工作情況與電阻負(fù)載時不同， Ud 時波形不會出現(xiàn)負(fù)的部分，而電感性負(fù)載時，由于電感 L 的作用， Ud 波形會出 現(xiàn)負(fù)的部分；煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 11 帶電感性負(fù)載時，三相橋式全控整流電路的角 ａ 移相范圍為 90176。因為在 ａ =90176。時，Ud 波形上下對稱，平均值為零。 （ 2）基本參數(shù)關(guān)系 ●當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時（即帶電感性負(fù)載或帶電阻負(fù)載 ａ≦ 60176。時）的平均值為： Ud=31π ? α＋ 32 α＋3 ππ 6U2Sinωtd(ωt) = α ●帶電阻負(fù)載且 ａ﹥ 60176。 時，整流電壓平均值為： Ud=π3 ?ππ α＋ 3 6U2Sinωtd(ωt) = [1＋ cos (?π ＋ α)] ●輸出電流平均值為： Id = RUd 178。 2 三相橋式全控整流的電流有效值 當(dāng)三相整流變壓器供 電，變壓器次級接為星形，初級接三角形以減少三次諧波的影響，帶電感性負(fù)載時，變壓器二次側(cè)電流波形，為正負(fù)半周各寬 120176。前沿相差180176。的矩形波，其有效值為 ： I2= π ））π ＋（（π 3232I21 22d ??? dI=32π Id= Id 晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時一致。 三相橋式全控整流電路接反電勢電感性負(fù)載時，在負(fù)載電感足夠大足以使負(fù)載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負(fù)載時相似，電路中各處電壓、電流波形均相同，僅在計算 Id 時有所不同， 接反電動勢電感性負(fù)載時的 Id 為： Id = REUd ? （式中和分別為負(fù)載中的電阻值和反電動勢的值） 小結(jié) 變壓器二次側(cè)每相有兩個匝數(shù)相同、極性相反（同名端相反）的繞組。分別構(gòu)成a、 b、 c 和 a、 b、 c 兩組。電路中設(shè)置了平衡電抗器來保證兩組三相半波電路能同時導(dǎo)電，每相的觸發(fā)脈沖，從第一個正自然換相點開始計算起，分別為 5 和 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 6。這樣，在不同的時刻導(dǎo)通的 SCR 分別為 6， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 1???。 實際上，通過每個時刻的等 效電路，發(fā)現(xiàn)和分析變壓器漏感作用時的電路十分類似，輸出電壓 Ud 的瞬時電壓為導(dǎo)通兩相電壓瞬時值的平均值。 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 13 第三章 基于芯片 TC787 的三相六脈沖晶閘管觸發(fā)電路設(shè)計 TC787芯片介紹 TC787 是采用獨有的先進 IC 工藝技術(shù)，并參照國外最新集成移相觸發(fā)集成電路而設(shè)計的單片集成電路。它可單電源工作，亦可雙電源工作，主要適用于三相晶閘管移相觸發(fā)和三相功率晶體管脈寬調(diào)制電路，以構(gòu)成多種交流調(diào)速和變流裝置。它們是目前國內(nèi)市場上廣泛流行的 TCA785 及 KJ(或 KC)系列移相觸發(fā)集成電路的換代產(chǎn)品，與 TCA785 及 KJ(或 KC)系列集成電路相比，具有功耗小、功能強、輸入阻抗高、抗干擾性能好、移相范圍寬、外接元件少等優(yōu)點，而且裝調(diào)簡便、使用可靠，只需一個這樣的集成電路，就可完成 3 只 TCA785 與 1 只 KJ04 1 只 KJ042 或 5 只 KJ(3只 KJ00 1 只 KJ04 1 只 KJ042)(或 KC)系列器件組合才能具有的三相移相功能。因此， TC787 可廣泛應(yīng)用于三相半控、三相全控、三相過零等電力電子、機電一體化產(chǎn)品的移相觸發(fā)系統(tǒng)，從而取代 TCA78 KJ00 KJ00 KJ04 KJ042 等同類電路，為提高整 機壽命、縮小體積、降低成本提供了一種新的、更加有效的途徑。 基本參數(shù)和特點 電路單雙源均可工作，單電源 8V18V，雙電源177。 4V～177。 9V。 三相觸發(fā)脈沖調(diào)相角可在 0180176。之間連續(xù)同步改變。 識別零點可靠，可方便地用作過零開關(guān)。 器件內(nèi)部設(shè)計有交相鎖定電路，抗干擾能力強?？捎糜谌嗳赜|發(fā)（ 6 腳接 VDD），也可用于三相半控觸發(fā)（ 6 腳接地）。 電路具有輸出保護禁止端，可在過流過壓時保護系統(tǒng)安全。 TC787 輸出為調(diào)制脈沖列，適用于觸發(fā)晶閘管及感性負(fù)載。 A 型器件典型應(yīng)用于同步信號為 50Hz， B 型器 件典型應(yīng)用于同步信號為 400Hz。 調(diào)制脈沖或方波的寬度可根據(jù)需要通過改變電容 Cx 而選擇。 （ 1） TC787 適用于主功率器件是晶閘管的三相全控橋或其他拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中作為功率晶閘管的移相觸發(fā)電路。它可同時產(chǎn)生六路相序互差 60176。的輸出脈沖。 （ 2） TC787 在單雙電源下均可工作，使其適用電源的范圍較廣泛。輸出三相觸發(fā)脈沖的觸發(fā)控制角可在 0～ 180176。 范圍內(nèi)之間連續(xù)同步改變。對零點的識別可靠，使它也可作為過零開關(guān)使用。器件內(nèi)部設(shè)計有移相控制電壓與同步鋸齒波電壓交點（交相）的鎖定電路，抗干擾能力強。電路自身具有輸出禁止端， 使用戶可在過電流、過電壓時進行保護，保證系統(tǒng)安全。 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 14 （ 3） TC787 具有 A 型及 B 型器件，使用戶可方便地根據(jù)自己應(yīng)用系統(tǒng)所需要的工作頻率來選擇（工頻時選 A 型器件，中頻 100～ 400Hz 時選 B 型器件）。 TC787輸出為脈沖列，適用于觸發(fā)晶閘管及感性負(fù)載 . （ 4） TC787 可方便地通過改變引腳 6 的電平高低來設(shè)置其輸出為雙脈沖還是單脈沖。 引腳排列、功能和用法 TC787 是一標(biāo)準(zhǔn)雙列直插式 18 引腳的集成電路。它的引腳排列見圖 31，引腳的名稱、功能及用法如下。 圖 31 TC787 的引腳排列 （ 1） 同步電壓 輸入端：引腳 1（ Vc）、引腳 2（ Vb）及引腳 18（ Va）分別為三相同步輸入電壓連接端，應(yīng)用中分別經(jīng)輸入濾波后的同步電壓，同步電壓的峰峰值應(yīng)不超過 TC787 或 TC788 的工作電源電壓 VDD。 （ 2）脈沖輸出端：在半控單脈沖工作模式下，引腳 8（ C）、引腳 10（ B）、引腳12（ A）分別為與三相同步電壓正半周對應(yīng)的同相觸發(fā)脈沖輸出端，而引腳 7（ － B），引腳 9（ － A），引腳 11（ － C）分別為與三相同步電壓負(fù)半周對應(yīng)的反相觸發(fā)脈沖輸出端。當(dāng) TC787 被設(shè)置為全控雙窄脈沖工作方式時（雙窄脈沖相隔 60176。 ） ，引腳 8為與三相同 步電壓中 C 相正半周及 B 相負(fù)半周對應(yīng)的兩個脈沖輸出端；引腳 11 為與三相同步電壓中 C 相負(fù)半周及 B 相正半周對應(yīng)的兩個脈沖輸出端；引腳 9 為與三相同步電壓中 A 相同步電壓負(fù)半周及 C 相電壓正半周對應(yīng)的兩個脈沖輸出端；引腳 7為與三相同步電壓中 B 相電壓負(fù)半周及 A 相正半周應(yīng)的兩個脈沖輸出端；引腳 10 為煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 15 與三相同步電壓中 B 相電壓正半周及 A 相負(fù)半周對應(yīng)的兩個脈沖輸出端。 （ 3）控制端 1） 引腳 5（ Pi）為輸出脈沖禁止端。該端用來進行故障狀態(tài)下封鎖 TC787的輸出，高電平有效，應(yīng)用中接保護電路的輸出。 2） 引腳 14（ Cb） 、引腳 15（ Cc） 、引腳 16（ Ca）分別為對應(yīng)三相同步電壓的鋸齒波電容值的大小決定了移相鋸齒波的斜率及幅值，應(yīng)用中分別通過一個相同容量的電容接地。 3） 引腳 6（ Pc） 為 TC787 工作方式設(shè)置端。當(dāng)該端接到 高 電平時， TC787輸出雙脈沖；而當(dāng)該端接低電平時，輸出單脈沖。 4） 引腳 4（ Vr）為移相控制電壓輸入端。該端輸入電壓的高低，決定了 TC787輸出脈沖的移相角，應(yīng)用中接給定環(huán)節(jié)的輸出，其電壓幅值最大為 TC787 的工作電源電壓 Vdd。 5） 引腳 13（ Cx）。該端連接的電容 Cx 的容量決定著 TC787 輸出脈沖的寬度，電容的容量越大，則脈沖寬度 越寬。 （ 4）電源端 該芯片可單電源工作，亦可雙電源工作。單電源工作時引腳 3（ Vss）接地，而引腳 17（ VDD）允許施加的電壓為 8～ 18V。雙電源工作時，引腳 3（ Vss）接負(fù)電源，其允許施加的電壓幅值為 － 4～－ 9V，引腳 17（ VDD）接正電源，允許施加的電壓為 ＋ 4～＋ 9V。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理簡介 TC787 的原理框圖見圖 32。 由圖可見，在它們內(nèi)部集成了三個過零和極性檢測單元、三個鋸齒波形成單元、三個比較器、一個脈沖發(fā)生器、一個抗干擾鎖定電路、一個脈沖形成電路、一個脈沖分配及驅(qū)動電路。它們的工 作原理可簡述如下：經(jīng)濾波后的三相同步電壓通過過零和極性檢測單元檢測出零點和極性后，作為內(nèi)部三個恒流源的控制信號。三個恒流源輸出的恒值電流給三個等值電容 Ca、 Cb、 Cc 恒流充電，形成良好的等斜率鋸齒波。鋸齒波形成單元輸出的鋸齒波與移相控制電壓 Vr 比較后取得交相點經(jīng)集成塊內(nèi)部的抗干擾鎖定電路鎖定，保證交相唯一而穩(wěn)定，使交相點以后的鋸齒波后移相電壓的波動不影響輸出。該交相信號與脈沖發(fā)生器輸出的脈沖（ TC787 為調(diào)制脈沖）信號經(jīng)脈沖形成電路處理變?yōu)槿噍斎胪叫盘栂辔粚?yīng)且與移相電壓大小適應(yīng)的脈沖信號送到脈沖分配及 驅(qū)動電路。假設(shè)系統(tǒng)未發(fā)生過電流、過電壓后其他非正常情況，則引腳煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 16 5 禁止端的信號無效，此時脈沖分配電路根據(jù)擁護在引腳 6 設(shè)定的狀態(tài)完成雙脈沖（引腳 6 為高電平）或單脈沖（引腳 6 為低電平）的分配功能，并經(jīng)輸出驅(qū)動電路功率放大后輸出，一旦系統(tǒng)發(fā)生過電流、過電壓或其他非正常情況，則引腳 5 禁止信號有效，脈沖分配及驅(qū)動電路內(nèi)部的邏輯電路動作，封鎖脈沖輸出，確保集成塊 1 1 7 六個引腳輸出全為低電平。 圖 32 TC787原理框圖 基于 TC787 的三相六脈沖晶閘管觸發(fā)電路的設(shè)計與調(diào)試 由 TC787 構(gòu)成的三相六脈沖觸發(fā)電路如圖 33 所示。 380V三相交流電經(jīng)過同步變壓器變壓為 30V的同步信號 a1， b1， c1 后，經(jīng)過電位器 RP1， RP2， RP3 及 RCT型網(wǎng)絡(luò)濾波接人到 TC787 的同步電壓輸入端，通過調(diào)節(jié) RP1， RP2， RP3 可微調(diào)各相電壓的相位，以保證同步信號與主電路的匹配。 Ca， Cb， Cc 為積分電容，它們決定了 TC787 芯片的鋸齒波的線性、幅度，因此，為了保證鋸齒波有良好的線性及三相鋸齒波斜率的一致性， Ca， Cb， Cc3 個電容值的選擇的相對誤差要非常小。為了達到產(chǎn)生的鋸齒波線性好、幅度大且不平 頂， Ca， Cb， Cc 電容值最好選為 。連接在 13 腳的電容 Cx決定輸出脈沖的寬度， Cx越大，脈沖越寬，但脈沖寬度太寬會增大驅(qū)動級的損耗，所以 Cx 的值應(yīng)在 范圍，在這里選用 。調(diào)節(jié) RP 可以使輸入 4 腳的電壓在 05V之間連續(xù)變化，從而使輸出脈沖在 0176。 180176。 之煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 17 間變化， 712 腳的輸出端有大于 20mA 的輸出能力，采用 6 只驅(qū)動管擴展電流，經(jīng)脈沖變壓器隔離后將脈沖輸出 。 圖 33 TC787 構(gòu)成的三相六脈沖晶閘管觸發(fā)電路 按圖 33 焊接好電路然后檢查無誤后，先把控制旋 鈕調(diào)到零位（即 RP1， RP2，RP3,RP 接入電路中的電阻最大），然后接通電源，用示波器觀察各輸出端的脈沖波形是否