【正文】 沈陽化工大學學士學位論文 第七章 致謝 26 第七章 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計之所以能夠順利的完成，我要 感謝專業(yè)老師對我的理論輔導，更要感謝我畢業(yè)設(shè)計的指導老師 —— 梁禹老師在我無助時對我的指導與提示， 以及付艷秋老師幫忙評閱，使我的論文從規(guī)格到質(zhì)量都有很大的提高，在此我向你們真誠致謝，同時要感謝圖書管理員為我們提供各種查詢的資料文獻。我體會最深的是：理論和實踐有著很大一部分的差距，實踐是建立在理論的基礎(chǔ)上的，沒有理論的支撐實踐就會沒有方向，不知道從何下手。例如： MATLAB、 SIMULINK 等軟件的熟練操作和使用。它不僅需要熟悉并掌握教材內(nèi)容還要有很好的創(chuàng)新思維和動手能力。 在這次課程設(shè)計完畢之后，我體會頗多。在選定課題的那一刻 ,我雖然不知道怎么 去選擇，但我默默的下定了決心，一定要努力做好一份屬于自己的畢業(yè)設(shè)計。 沈陽化工大學學士學位論文 第五章 KTM03 系列集成觸發(fā)電路系列觸發(fā)電路 24 可以明顯看出，實際仿真的波形符合理論鋸齒波，所以說明此次的仿真是正確的。 圖 54 脈 沖調(diào)節(jié) 其中 Frequency of synchronisation voltage 為同步電壓頻率：通常就是晶閘管主電路的三相電源頻率， Pulse width 為脈沖寬度的調(diào)節(jié)，而最后的 Double pulsing 則就是主要發(fā)生雙脈沖的選擇了。 鋸齒波觸發(fā)電路的仿真 同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路可以輸出雙脈沖，所以對其的仿真則是主要針對雙脈沖的形成進行輸出和對比，以此來分析此觸發(fā)電路的特點，就電路原理圖 51 進行仿真，通過 SIMULINK 來實現(xiàn)模塊整理，可以實現(xiàn)如下圖 53 的仿真圖形。 su 由正變負的焦點就是鋸齒波的起點，鋸齒波的寬度由充電時間常數(shù) 1R 1C 決定。如此周而復始。當 Qu 達到 時， 2V 導通， Qu 被嵌在 。當 su 在負半周的下降段時， 1VD 導通，電容 1C 被迅速放電。同步變壓器和整流變壓器接在同一電源上，因此，同步變壓器的電壓與主電路電源電壓頻率相同。要使觸發(fā)脈沖與主電路電源同頻率，使 2V 開關(guān)的頻率與主電路電源頻率相同就可達到。鋸齒波是由開關(guān) 2V 管來控制的。 同步在保證保證鋸齒波的頻率與主電路電源的頻率相同，同時，使鋸齒波的寬度大于 180176。 13R 和 16R為 7V ， 8V 的限流電阻，防止由于 5V 長期截止致使 7V 8V 長期過流而燒毀 ]8[ 。所以脈沖寬度由反向充電回路時間常數(shù) 11R ， 3C 決定。這時， 5bu 又立即降到 1E ，使 7V ， 8V 截止，輸出脈沖種植。丫的集電極電壓由 15V迅速上升而使 8V 飽和 導通，輸出觸發(fā)脈沖。另外， 1E?沈陽化工大學學士學位論文 第五章 KTM03 系列集成觸發(fā)電路系列觸發(fā)電路 21 電源經(jīng) 9R ， 5V 發(fā)射結(jié)到 1E 對電容 3C 充電，充滿電后電容兩端電壓接近 30V。當控制電壓 cou =0 時， 4V 截止。 脈沖形成與放大環(huán)節(jié) 如圖 52 脈沖形成環(huán)節(jié)由晶體管 4V ， 5V 組成；放大環(huán)節(jié)由 7V ， 8V 組成；采用脈沖變壓器實現(xiàn)電氣隔離。處），相應(yīng)于 o90?? 的位置。此時，令 cou =0，調(diào)節(jié) pu 的大小使產(chǎn)生脈沖時刻移至鋸齒波 240176。因而，要求鋸齒波的寬度大于 180176。當感性負載且電流連續(xù)時，三相全控橋的脈沖初始相位應(yīng)定在 o90?? ；如果是可逆系統(tǒng)，需要在整流和逆變狀態(tài)下工作，這時要求脈沖的移項范圍理論上為 0176。因此，當 pu 為固定值時，改變 cou就可改變 4V 導通時刻，即改變了脈沖產(chǎn)生的時刻，實現(xiàn)了脈沖移項。當4bu ， 4V 截止，而當 4bu ， 4V 導通，之后 4bu 一直被嵌位在 。當 2V 周期性的導通和關(guān)斷時， 3ub 便形成一鋸齒波，同樣 3ub 的影響。調(diào)節(jié)電位器 2RP ，即改變 2C 的恒定充電電流 c1I ，因此， 2RP 是用來調(diào)節(jié)鋸齒波斜率的。電路由 V1， 2V ，3V 和 2C 等元件組成，其中， V1， VS， 2RP 和 R3 為一恒流源電路。該電路由脈沖形成與放大、鋸齒波形成與脈沖移相及脈沖同步等環(huán)節(jié) [7] 。此圖為實際仿真波形見圖 44 圖 44 電容電壓的波形 ②輸出脈沖的波形 單結(jié)晶體管導通后，電容通過單結(jié)晶體管的 eb1 迅速向輸出電阻 R4 放電，在 R4 沈陽化工大學學士學位論文 第四章 單結(jié)晶體管的觸發(fā)電路 18 上得到很窄的尖脈沖。脈沖移相由電阻 RE 和電容 C 組 成，脈沖形成由單結(jié)晶體管、溫補電阻 R3 、輸出電阻 R4 組成。通過 MATLAB 之中的 SIMULINK 得到 B 點的波形如圖 所示，該點波形是經(jīng)穩(wěn)壓管削波后得到的梯形波，此圖為實際仿真波形見圖 43 圖 43 削波后梯形波電壓波 由于仿真圖形滿足理論圖形，所以削波之后的仿真成功。 通過使用 MATLAB 之中的 SIMULINK 編程器可以知道“ A”點為由 VD1～ VD4 四個二極管構(gòu)成的橋式整流電路輸出波形，其實際仿真波形為圖 42 圖 42 橋式整流后脈動電壓的波形 由于仿真波形滿足理論波形，所以橋式整流后脈動波形的仿真成功。圖 46 即為單結(jié)晶體管構(gòu)成觸發(fā)電路的仿真圖形。 從而實現(xiàn)觸發(fā)電路與整流主電路的同步。同步變壓器一次側(cè)與晶 閘管整流電路接在同一相電源上，交流電壓經(jīng)同步變壓器降壓、單相橋式整流后再經(jīng)過穩(wěn)壓管穩(wěn)壓削波形成一梯形波電壓，作為觸發(fā)電路的供電電壓。 同步變壓器與晶閘 管整流電路接在同一相電源上， 使晶閘管的陽極電壓為正時的某一區(qū)間內(nèi)被觸發(fā)。 例如， 在單相半波可控整 流電路中，觸發(fā)脈沖應(yīng)出現(xiàn)在電源電壓正半周范圍內(nèi)，而且每個周期的 α 角相同，確保電 路輸出波形不變，輸出電壓穩(wěn)定。 如圖所示為單相橋式半控整流電路的觸發(fā)電路，其方式采用單結(jié)晶體管同步觸發(fā)電路，其中單結(jié)晶體管的型號為 BT33，下圖為單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，是由同步電 路和脈沖移相與形成兩部分組成 ]5[ 。 為門極提供觸發(fā)電壓與電流的電路稱為觸發(fā)電路。 ⑥峰點電流 Ip 單結(jié)晶體管剛開始導通時，發(fā)射極電壓為峰點電壓時的發(fā)射極電流。 ④反向電流 Ieo b1 開路，在額定反向電壓 Vcb2 下， eb2 間的反向電流。 ②分壓比η 由管子內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的常數(shù)，一般為 。過了 V 點后，發(fā)射極與第一基極間半導體內(nèi)的載流子達到了飽和狀態(tài)，所以 uc 繼續(xù)增加時， ie 便緩慢地上升，顯然 Vv 是維持單結(jié)晶體管導通的最小發(fā)射極電壓，如果 Ve＜ Vv，管子重新截止。管子由截止區(qū)進入負阻區(qū)的臨界 P稱為峰點，與其對就的發(fā)射極電壓和電流，分別稱為峰點電壓 Vp 和峰點電流 Ip 和峰點電流 Ip。 若在兩個基極 b b1 間加上正電壓 Vbb，則 A點電壓為： VA=[rb1/(rb1+rb2)]vbb=(rb1/rbb)vbb=η Vbb （ 42） 式中：η 稱為分壓比，其值一般在 之間，如果發(fā)射極電壓 VE由零逐漸增加，就可測得單結(jié)晶體管的伏安特性： 當 Ve＜η Vbb 時，發(fā)射結(jié)處于反向偏置，管子截止，發(fā)射極只有很小的漏電流Iceo。因此，這種器件顯示出典型的負阻特性 ,特別適用于開關(guān)系統(tǒng)中的弛張振蕩器，可用于定時電路、控制電路和讀出電路。如果將一個信號加在發(fā)射極上，且此信號超過原反偏電勢時，器件呈導電狀態(tài)。其典型結(jié)構(gòu)是以一個均勻輕摻雜高電阻率的 N 型單晶半導體作為基區(qū) ,兩端做成歐姆接觸的兩個基極，在基 區(qū)中心或者偏向其中一個極的位置上用淺擴散法重摻雜制成 PN 結(jié)作為發(fā)射極。由于 3J 結(jié)擊穿電壓僅有十幾伏到幾十伏，一般情況下，反相偏置電壓主要由 1J 結(jié)承擔，一旦陽極反向電壓超過允許值 RBU ，使 1J 結(jié)反向擊穿，陽極電流將劇增，使元件永久性失效 ]6[ 。當外加的陽極正向電壓在其轉(zhuǎn)折電壓以下時，只要在門極注入規(guī)定的電流，器件也會立即進入正向?qū)顟B(tài)，導通以后的伏安特性類似于二極管，也有一正向壓降，稱為通態(tài)壓降。在晶閘管導 通后，若不斷減小電源電壓或增大回路電阻，使陽極電流 Ia 減小到維持電流沈陽化工大學學士學位論文 第四章 單結(jié)晶體管的觸發(fā)電路 12 IH 以下時，由于 a1和 a1 迅速下降，當 1（ a1+a2）≈ 0時，晶閘管恢復阻斷狀態(tài) ]4[ 。 式（ 32）中，在晶閘管導通后， 1（ a1+a2）≈ 0,即使此時門極電流 Ig=0,晶閘管仍能保持原來的陽極電流 Ia 繼續(xù)導通。當 a1和 a2 隨發(fā)射極電流增加而（ a1+a2）≈ 1時，式（ 32）中的分母 1（ a1+a2）≈ 0,因此提高了晶閘管的陽極電流 ，流過晶閘管電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定。當晶閘管在正向陽極電壓下，從門極 G 流入電流 Ig,由于足夠大的 Ig 流經(jīng) NPN 管的發(fā)射結(jié)，從而提高起點流放大系數(shù) a2,產(chǎn)生足夠大的極電極電流 Ic2流過 PNP管的發(fā)射結(jié)，并提高了 PNP管的電流放大系數(shù) a1,產(chǎn)生更大的極電極電流 Ic1 流經(jīng) NPN 管的發(fā)射結(jié)。因此，兩個互相復合的晶體管電路，當有足夠的門機電流 Ig 流入時，就會形成強烈的正反饋，造成兩晶體管飽和導通，晶體管飽和導通。 當晶閘管承受正向陽極電壓時，為使晶閘管導通，必須使承受反向電壓的 PN 結(jié)J2 失去阻擋作用。晶閘管一旦導通后維持陽沈陽化工大學學士學位論文 第四章 單結(jié)晶體管的觸發(fā)電路 11 極電壓不變，將觸發(fā)電壓撤除管子依然處于導通狀態(tài) 。 當晶閘管承受正向陽極電壓時，門極加上正向觸發(fā)電壓，晶閘管導通，這種狀態(tài) 稱為正向?qū)顟B(tài)。 當晶閘管承受正向陽極電壓時，門極加上反向電壓或者不加電壓，晶閘管 不導通， 這種狀態(tài)稱為正向阻斷狀態(tài)。 圖 31 晶閘管簡介圖 晶閘管的工作原理如下： 當晶閘管承受反向陽極（電壓時， 無論門極是否有正向觸發(fā)電壓或者承受反向電壓， 晶閘管不導通，只有很小的的反向漏電流流過管子，這種狀態(tài)稱為反向阻斷狀態(tài)。 正因為這樣的方便特點，所以對于晶閘管的仿真與設(shè)計，可以應(yīng)用 SIMULINK 來進行 [3] 。 ⑤提供了 擴展的電力系統(tǒng)設(shè)備模塊，如電力機械、功率電子元件、控制測量模塊和三廂元器件。另外，由于模型被離散化，因此可用 RealTime Workshop 生成模型的代碼，沈陽化工大學學士學位論文