第三章晶闸管相控触发电路
晶闸管相控整流电路
电源故障
输入电源缺相、电压过高或过 低，影响整流电路的正常运行
。
பைடு நூலகம்
故障诊断方法与步骤
外观检查
观察整流电路的外观，检查是否有明显的烧 毁、断裂等故障现象。
电阻测量
使用万用表测量整流电路中各元件的电阻值， 判断是否正常。
电压测量
测量整流电路的输入和输出电压，判断是否 在正常范围内。
的电压和电流。
电路优化方法
降低损耗 选择低阻抗的元件，以减小电路的导通电阻和漏电流。 采用合理的散热设计，确保元件温度不超过额定范围。
电路优化方法
提高效率
1
2
优化电路布局，减小线路损耗。
3
选择适当的触发延迟角，以平衡输出电压和电流， 提高转换效率。
电路优化方法
01
增强稳定性
02
加入适当的反馈控制，如电压反馈或电流反馈，以提高电 路的稳定性。
稳定性
确保电路在各种工况下都能稳定运行 。
设计原则与步骤
• 可靠性：选用可靠的元件，确保电路的长 期稳定运行。
设计原则与步骤
1. 明确设计要求
确定输出电压、电流的规格以及电路 的效率要求。
2. 选择合适的元件
根据设计要求选择合适的晶闸管、二 极管、电容、电感等元件。
设计原则与步骤
3. 设计主电路
03
优化元件参数匹配，减小参数失配对电路稳定性的影响。
06
晶闸管相控整流电路的 故障诊断与维护
常见故障类型与原因
晶闸管损坏
由于电流过大、电压过高或散 热不良等原因，导致晶闸管烧
毁或击穿。
触发电路故障
3.8电力电子.触发电路
2. 集成触发电路
• KC04（KJ004）基本功能：每片KC04需外接 一相正弦同步输入信号。采用锯齿波同步触发方 式，输出两路脉冲互差180o ，分别对应于正负 半周的移相触发。 • 在构成三相全控桥整流触发时，用三片KC04， 再用1片KC41（KJ041）将6路脉冲综合为6路双 窄脉冲输出。
• 双窄脉冲形成环节：
转电路
转波形
X端为输出，Y端为输入，按VT1~VT6 的顺序，后 一只管触发单元的X接到前一个的Y端。比如给VT2 发触发脉冲时，给 VT1补发一个脉冲。
• V5、V6构成“或”门：
当V5、V6都导通时，V7、V8都截止，没有脉冲输 出。 只要V5、V6有一个截止，都会使V7、V8导通，有 脉冲输出。 第一个脉冲由本相触发单元的uco对应的控制角 产生。 隔60的第二个脉冲是由滞后60相位的后一相触发 单元产生（通过V6）。
R1
V1
R10 R11 TP5 V6 TP6 VD9 C5 R12 VD4
TP1
GND
V4 TP3
VD3
TP4
V5 R8
VD5 V7 C4
转电路 转电压 合成
C2
R5
C1
R2
GND -15V RP3 Ub
GND
转波形
实验方法和观察
• 观察同步电压和TP1的电压波形； • 调节电位器RP1，观测TP2锯齿波斜率的变化； • 观察TP3-6电压波形和输出电压波形，记录各波 形的幅值与宽度； • 调节触发脉冲的移相范围： RP3：初始相位；RP2：触发脉冲的位置
• KC04集成触发要求：同一相主电路两管共用同一 集成触发单元，其触发同步信号与该相主电路电压 同相。 • 思考：例题3-3
电力电子器件复习提纲
• 16、电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管 所承受的最大正向电压Um等于√2U2，晶闸管控制角 α的最大移相范围是0~150º，使负载电流连续的条件 为α≤30º(U2为相电压有效值)。 • 17、单相全控桥式整流大电感负载电路中，控制角α 的移相范围是( A ) • A 0°～90° B 0°～180° C 90°～ 180° D 180°～360°
• 11、直流斩波电路作用是将交流电压变换成一种幅值可调的直流 电压。 （×） • 12、直流斩波电路采用的电力电子器件多以晶闸管为主。 （×） • 13、直流斩波电路有降压式斩波电路、升压式斩波电路和升降压 式斩波电路。 （√） • 14、晶闸管过零调功器两种控制方式为全周波连续式和全周波间 隔式。 • 15、交流调压电路是用来变换交流电压幅值的电路，与整流相似， 也有单相和三相之分。
• 23、晶闸管在电路中的门极正向偏压（ B ）愈好。 • A、愈大 B、愈小 C、不变 D、愈稳定 • 24、普通晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（ C ） 来表示的。A 有效值 B 最大值 C 平均值 D瞬时值 • 25、如某晶闸管的正向阻断重复峰值电压为745V，反向重复 峰值电压为825V，则该晶闸管的额定电压应为（ A ） • A、700V B、750V C、800V D、850V • 26、双向晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（ A ） 来表示的。 • A、 有效值 B、 最大值 C、 平均值 D、 瞬时值 • 27、比较而言，下列半导体器件中输入阻抗最大的（ B ）。 • A、GTR B、MOSFET C、IGBT D、GTO • 28、下列电力半导体器件电路符号中表示IGBT器件的电路符 号是( C )。
第一章 电力电子器件
• 1、P14，例1-1 • 2、P14，例1-2 • 3、作业（P34）：1-1、1-2、1-3、1-4、1-7、1-8、1-9（C）、110、1-11、1-22。 • 4、电力电子技术是依靠电力电子器件组成各种电力变换电路， 实现电能的高效率转换与控制的一门学科，它包括 电力电子器件、 电力电子电路和控制电路三个组成部分。
第三章_电力电子技术—整流电路_li(第一次课)
变压器二次侧电流有效值i2与输出电流有效值i相等
I I2 1
(
2U 2 U sin t )2 d( t ) 2 R R
1 I 2
1 sin 2 2
I dVT
VT可能承受的最大正向电压为 VT可能承受的最大反向电压为
2 U2 2 2U 2
3.1单相可控整流电路
相控方式——通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出 电压大小的方式
3.1单相可控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路——阻感负载
阻感负载的特点：
电感对电流变化有抗拒作用，使得流过 电感的电流不能发生突变，因此负载的电流 波形与电压波形不相同。
3.1单相可控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路——阻感负载
ud O i1 O
t
t
b)
3.1单相可控整流电路
3.1.3 单相全波可控整流电路
单相全波与单相桥式全控比较
单相全波只用2个VT，比单相全控桥少2个，相应地， 门极驱动电路也少2个 单相全波导电回路只含1个VT，比单相桥少1个，因而 管压降也少1个 VT承受最大正向电压 2U2，最大反向电压为 2 2U 2 ， 是单相全控桥的2倍 单相全波中变压器结构较复杂，材料的消耗多
结构简单，但输出脉动大，变压器二次侧电
流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化
实际上很少应用此种电路
分析该电路的主要目的在于利用其简单易学
的特点，建立起整流电路的基本概念
3.1单相可控整流电路
3.1.2 单相桥式全控整流电路——电阻负载
电路结构 VT1和VT4组成一对桥臂 VT2和VT3组成另一对桥臂
晶闸管的触发电路原理
晶闸管的触发电路原理
晶闸管（thyristor）是一种半导体器件，具有双向导电性能，在电力电子中常用作开关装置。
为了控制晶闸管的导通，需要使用一个触发电路。
触发电路的主要原理是根据输入信号的变化来控制晶闸管的导通。
一种常见的触发电路是基于脉冲变压器的设计。
该电路主要由一个变压器、一个电容器和一个电阻器组成。
当输入信号为正半周时，变压器将电压放大到足够高的水平，这使得电容器能够充电。
当电容器充电达到足够的电压时，晶闸管将被触发并导通。
当输入信号为负半周时，晶闸管将被阻断并停止导通。
另一种常见的触发电路是基于光耦合器的设计。
该电路使用光耦合器将输入信号隔离，使得输入信号可以与晶闸管的控制电源完全独立。
当输入信号为正半周时，光耦合器将导通并激活晶闸管。
当输入信号为负半周时，光耦合器将阻断并切断晶闸管的控制电源。
除了上述两种触发电路，还有其他一些设计，如电流触发电路和电压触发电路。
不同的触发电路适用于不同的应用场景，可以根据需求选择合适的触发电路。
晶闸管对触发电路的要求
扬州工业职业技术学院 电子系 范丛山
晶闸管是单向可控器件，晶闸管承受正 向阳极电压的同时，门极还要加上适当的触 发电压才能由阻断转入导通状态。改变触发 脉冲的输出的时间，即可以改变控制角的大 小，从而达到改变输出直流平均电压的目的。
一、晶闸管对触发电路的要求 触发信号可以使交流、直流或脉冲，脉冲信号 只能在门极为正、阴极为负时起作用。触发信号的 电压波形有多种形式。 1、触发信号应有足够的功率（电压与电流） 触发电路输出的触发电压和触发电流，应大于 晶闸管的门极触发电压和门极触发电流。在触发信 号为脉冲形式时，只要触发功率不超过规定值，触 发电压、电流的幅值在短时间内可大大超过额定值。
（四）双脉冲形成环节 对于三相全控桥整流电路要求触发脉冲必须采 用宽脉冲或双脉冲，此电路可实现双脉冲输出，相 邻两个脉冲的间隔为60。
（五）强触发及脉冲封锁环节 晶闸管采用强触发可缩短开通时间，提高晶闸 管承受电流上升率的能力，有利于改善串并联元件 的动态均压与均流，增加触发可靠性。
五、触发脉冲与主电路电压的同步
（一）同步环节 同步环节由同步变压器Ts、晶体管VT2、VD1、VD2、 R1以及C1等组成。在锯齿波触发电路中，同步就是要求锯 齿波的频率与主回路电源频率相同。锯齿波是由开关管VT2 控制的，VT2有截止变为导通期间产生锯齿波，VT2截止持 续时间就是锯齿波的宽度，VT2开关的频率就是锯齿波的频 率。要使触发脉冲与主回路电源同步，必须使VT2开关频率 与主回路电源频率达到同步。
2、触发脉冲要具有一定的宽度，前沿要陡 触发脉冲的宽度一般应保证晶闸管阳极电流在 触发脉冲消失前达到擎住电流，使晶闸管能保持通 态，这是最小的允许宽度。 3、触发脉冲的移相范围应能满足变流装置的要求 触发脉冲的移相范围与主电路形式、负载性质 及变流装置的用途有关。如三相半波电阻性负载时， 要求移相范围为150，而三相桥式全控电阻性负载 要求移相范围为120。 4、触发脉冲与主回路电源电压必须同步 为了使晶闸管在每一周期都能重复在相同的相位 上触发，保证变流装置的品质和可靠性，触发电路 的同步电压与主回路电源电压必须保持某种固定的 相位关系。
晶闸管触发电路
•1.1 单结晶体管
单结晶体管又叫双基极二极管，是具有一个PN结的三 端负阻器件。 单结晶体管触发电路结构简单，输出脉 冲前沿陡峭，抗干扰能力强，运行可靠，调试方便，广 泛应用与小容量晶闸管触发控制。
1.单结晶体管的结构ຫໍສະໝຸດ 等效电路在一个低掺杂的N型硅棒上利 用扩散工艺形成一个高掺杂P 区，在P区与N区接触面形成 PN 结 ， 就 构 成 单 结 晶 体 管 (UJT)。其结构如图 (a)所示，
当Ueb1增大，使PN结正向电压大于开启电压时，则IE变为正向电流，从 发射极e流向基极b1,此时，空穴浓度很高的P区向电子浓度很低的硅棒的A— b1区注入非平衡少子；由于半导体材料的电阻与其载流子的浓度紧密相关， 注入的载流子使rb1减小；而且rb1的减小，使其压降减小，导致PN结正向电 压增大，IE随之增大，注入的载流子将更多，于是rb1进一步减小；当IE增大 到一定程度时，二极管的导通电压将变化不大，此时UEB1。将因rb1的减小而 减小，表现出负阻特性。
P型半导体引出的电极为发射极E； N型半导体的两端引出两个电极， 分别为基极B1和基极B2，B1和B2 之间的N型区域可以等效为一个纯 电阻，即基区电阻RBB。该电阻的 阻值随着发射极电流的变化而改 变。单结晶体管因有两个基极， 故也称为双基极晶体管。其符号 如图(b)所示。
单结晶体管的等效电路如图(c)所 示，发射极所接P区与N型硅棒 形成的PN结等效为二极管D；N
型硅棒因掺杂浓度很低而呈现高 电阻，二极管阴极与基极B2之间 的 等 效 电 阻 为 RB2 ， 二 极 管 阴 极 与基极B1之间的等效电阻为RB1； RB1的阻值受E-B1间电压的控制， 所以等效为可变电阻。
2、工作原理和特性曲线
当e-b1电压Ueb1为零或(Ueb1< UA)时，二极管承受反向电压，发射极的电 流Ie为二极管的反向电流，记作IEO。
第三章：相控整流知识讲解
0
ud ,id
π
ud id
2π
ωt
T1
T2
a
u1
u2
b
R ud
0a π
uT1 u2
2π
ωt
0
ωt
T3
T4
2020/9/22
北京交通大学电气工程学院
3-19
相控整流 （二）单相全控桥电路（R负载）电量计算
1、输出平均电压 Ud
U d 1 2 U 2s itd n ( t) 2 2 U 21 c 2 o 0 s .9 U 21 c 2 os
2020/9/22
北京交通大学电气工程学院
3-2
要求及重点
相控整流
• 要求：理解和掌握单相桥式、三相半波、三相 桥式等整流电路的电路结构、工作原理/波形分 析和电量计算。
• 重点：波形分析和基本电量的计算方法。
• 难点：功率因数计算、不同负载对工况的影响、 整流器交流侧电抗对整流电路的影响
2020/9/22
亦称换流。
0
a
i2 u2
0
π
2π
u2 u2 i2
Id
iT1 iT4
0
Id
iT2 iT3
Ud ωt
ωt ωt
ωt
T1
T2
Id
0
uT1
a
u1
u2
Ld
b
0
ωt
R
T3
T4
移相范围 0 º～ 90º
2020/9/22
北京交通大学电气工程学院
3-24
相控整流 （二）单相全控桥电路（R-L负载）电量计算
1、输出平均电压 Ud
续且波形近似为一水平线。
电力电子技术 第3章 晶闸管相控触发电路
dΦ dt
= W1A
=
W2
A
dB dt
dB dt
式中，Φ为磁路中的磁通；B为磁通密度；
A为磁路截面积
若脉宽τ内，磁路不饱和，则：
∵
u1
=
E
=
W1 A
dB dt
∴ dB 为常数 dt
则u2为恒值，从而可把矩形电压
传输到二次侧。
相控触发电路的同步方式及输出
VW1
VD1
u1
VD2
u2 R3
VT
根据usy周期信号的性质不同，分为线性垂直移相方法和余弦交点移相方法
3.7.3 相控触发电路的同步方式及输出
一.同步方式（同步环节）
同步信号：与电网电压严格同步的基准信号。
us1
us2
u
us1 us2
ωt
阻容移相滤波电路及 电压相位关系
主电路电源电压经同步变压器降压，再经阻 容移相，便可获得符合要求的同步信号。尽管利 用同步变压器可以获得适宜相位的电压信号，为 了滤除电网电压中有影响的干扰信号，提供抗干 扰性能，同步变压器输出端通常设有如图所示的 阻容滞后移相滤波电路。
常见的触发脉冲电压波形
z脉冲列
对于并联晶闸管的大电流变流装置及串 联晶闸管的高电压装置，应采用强触发 脉冲。
对相控触发电路的基本要求
IGM
t1 t2
t3
采用强触发脉冲的目的是：
缩小晶闸管管间开通时间的差异，有利于动态 均流和均压。
t1为前沿时间；t2为强脉冲宽度；t3为脉冲持续时间； IGM为强触发脉冲幅值，是触发电流IG的5倍左右。 IG 大容量晶闸管门极触发电流要求脉冲峰值在
一般晶闸管变流电路的控制框图
三相晶闸管全控整流电路
摘要本次设计的内容为锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路。
其包括三个主要部分：主电路、触发电路、同步变压器。
整流电路是将交流电能转换为直流电能AC/DC。
对晶闸管组成的整流器实施相移控制技术可将不变的交流电压变换为大小可控的直流电压，实现相控整流。
晶闸管相控整流能取代传统的直流发电机组实现直流电机的调速，它具有结构简单、控制方便、性能稳定，利用它可方便得到大、中、小各种容量的直流电能，广泛应用于机床、轧钢、造纸、纺织、电解、电镀等领域。
但是，晶闸管相控整流电路的输入电流滞后于电压，其滞后角随着触发延迟角α的增大而增大，输入电流中谐波分量相当大，因此功率因数很低。
AbstractThe content that the abstract designs originally time charges commutation circuit for the sawtooth wave moves triggering three-phase crystal brake Guan Quan each other. The person includes three major components: Betoken circuit , trigger circuit, synchro transformer. .The commutation circuit being one of major component circuit is to change to exchanging electric energy into direct current energy , implements looking at and appraising controllable direct current pressure , realization changing control technique but the invariant alternating voltage being shifted for size charging commutation each other to the rectifier that crystal brake is composed of. It can substitute the tradition direct-current generating set realizing the continuous current dynamo speed regulation.Crystal brake Guan Xiang charges commutation for having the structure simplicity , controls the characteristic that the function stabilizes conveniently,make use of it may get the big , small and medium, various capacities direct current energy conveniently , the quilt applies to fields such as machine tool , steel rolling , paper making , spinning and weaving , electrolysis , electroplating therefore broadly".前言电力电子课程设计是电气自动化专业学生在整个学习过程中一项综合性实践环节，是走向工作岗位、从事专业技术之前的一项综合性技能训练，对学生的职业能力培养和实践技能训练具有相当重要的意义。
触发电路
C7 +15V
R10 C8
KJ004
KJ004
R11 C9
( 1~ 6 脚为6路单脉冲输入 )
1 2 3 4 5 6 7 8
KJ041
16 15 14 13 12 11 10 9
(15~10 脚为6
C4
R16
8 7 6 5 4 3 2 1
R7
9 10 11 12 13 14 15 16
R4 C1
C5
2 1
us+Up
2.8.3 集成触发器
可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。 晶闸管触发电路的集成化已逐渐普及，已逐步取代分立式电路。 国产KC(KJ)系列晶闸管触发器已有10余种品种，可适应各种相控变流电 路的移相控制要求
KC04
与分立元件的锯齿波移相触发电路相似 ,分为同步、锯齿波形成、移相、 脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。 RP1,R23,C1调锯齿波的宽度。 R28，C2调脉冲的宽度。 同步电压US滞后主电路电源电压30度。
R R 可见u s为锯齿波 R R R R C T R C R C
快速放电( R5 R4 , R5 10K )
R
V2
1
(2)同步的实现 选择合适的R1 / C1值 使V2在电源周期内 导通240 , 截止120
当电容电压为图示 方向时V2总是截止
(3V )同步电压与移相电压的 叠加 V u G D D 位于图示位置 , U C 脉冲左移,
2.8.3 集成触发器
完整的三相全控桥触发电路
3个KJ004集成块和 1个KJ041集成块，可形成六路双脉冲， u u u 再由六个晶体管进行脉冲放大即可。
sa sb sc
晶闸管及其触发电路简介
在风电变流器中，晶闸管用于实现风能发电的整流和 逆变。
储能系统
晶闸管在储能系统中用于实现充放电控制和直流交流 转换等功能。
晶闸管与其他电子器件的集成和优化
集成化控制电路
将晶闸管与控制电路集成在一起，实现高效、紧 凑的电力电子系统。
混合式电路
将晶闸管与其他电子器件（如二极管、晶体管等） 混合使用，实现特定功能的电路。
在异常情况下，触发电路可以起 到保护晶闸管的作用，防止其过 热或损坏。
触发电路的种类生脉冲信号触发晶闸管。
晶体管触发电路
利用晶体管的开关特性产生脉冲信号触发晶闸管。
IC集成触发电路
利用集成电路产生脉冲信号触发晶闸管，具有精度高、可靠性高、 体积小等优点。
02
触发电路简介
触发电路的作用
控制晶闸管的导通和关断
触发电路的主要作用是通过提供触发信号来控制晶闸管的 导通和关断，从而实现电路的开关控制。
保证电路的稳定运行
触发电路可以保证晶闸管在适当的时刻导通或关断，从而 保证整个电路的稳定运行，避免因晶闸管误动作而引起的 电路故障。
提高电路的效率
触发电路的设计可以优化晶闸管的导通和关断时间，从而 提高电路的效率，减少能源的浪费。
系统级封装
将多个晶闸管和其他电子器件封装在一个封装内， 实现系统级优化和集成。
感谢观看
THANKS
宽禁带半导体材料的应用
宽禁带半导体材料如硅碳化物和氮化镓具有高临 界击穿电场和高电子饱和速度等优点，应用在晶 闸管中可提高其性能。
智能控制和集成化
将晶闸管与传感器、控制电路等集成在一起，实 现智能控制和集成化，提高系统的可靠性和效率。
晶闸管在新能源领域的应用
晶闸管移相触发电路工作原理
晶闸管移相触发电路工作原理A phase control circuit, also known as a thyristor move phase trigger circuit, is widely used in various applications such as voltage regulation, power control, and motor speed control. This circuit works by controlling the firing angle of the thyristor to regulate the power delivered to the load. It is an important component in power electronics due to its ability to control the output voltage and current with precision.晶闸管移相触发电路是一种广泛应用于电压调节、功率控制和电机调速等各种领域的电路。
该电路通过控制晶闸管的导通角来调节供给负载的功率。
由于其能够精确控制输出电压和电流，它在功率电子学中扮演着重要角色。
The working principle of a thyristor phase control circuit is based on the concept of phase angle control. By adjusting the firing angle of the thyristor, the circuit can regulate the average voltage and power delivered to the load. This allows for the precise control of the output waveform, making it suitable for applications where variable power levels are required.晶闸管移相触发电路的工作原理基于相角控制的概念。
电力电子半导体器件3(SCR)
（三）特征参数 ①伏安特征
②换向特征：
两个反并旳晶闸管导通、关断相互影响——换向问题。
换向能力是晶闸管旳一种特有参数，用换向电流临界下降率
来表达(di/dt)c，为可靠运营，要求双向晶闸管有很强旳换向 能力。原则将(di/dt)c分为0.2、0.5、1、2四个等级。 如：200A旳器件， 0.2级为(di/dt)c=200× 0.2%= 0.4A/us ③额定通态方均根电流：I T(RMS)
４．触发脉冲宽度与陡度 ①触发脉冲宽度应确保SCR阳极电流在脉冲消失前到达擎住电流。
——最小宽度。脉冲宽度与负载性质及主电路形式有关 如：单相整流，电阻性负载，宽度不小于10us
电感性负载，宽度不小于100us 三相全控桥式电路，单脉冲触发时，脉宽600—1200
双脉冲触发时，脉宽100左右。 ②前沿越陡，有利于开通，对并联、串联SCR同步触发越有利。
因为双向晶闸管工作在交流回路中，用方均根（有效值）来 表征额定电流。定义：在原则散热条件下，导通角不不大于1700， 允许流过器件旳最大交流正弦电流旳方均根值。
方均根电流与与一般SCR平均值电流之间换算关系：
国产双向晶闸管：KS系列
三、逆导晶闸管
前面旳SCR为逆阻型器件，反向高阻特征，正向可控导通。
2．正向电流越大，关断时间toff越长；外加反向电压越高，反 向电流越大，关断时间可缩短；结温越高，关断时间越长。
3．关断时，过早施加正向电压，会引起误导通。
三、参数
（一）电压参数
1．断态不反复峰值电压VDSM 门极开路，加在SCR阳极正向电压上升到正向伏安特征曲线
急剧弯曲处所相应旳电压值。不能反复，每次连续时间不不小 于10ms旳脉冲电压。（转折电压，不不小于VBO) ２．断态反复峰值电压VDRM
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0
U GD
U GT
域中。
(b )
晶闸管门极伏安特性
对相控触发电路的基本要求
IG A
I G FM
DE
ADEFGCBA区域为可靠触发区：当晶
闸管门极施加的触发电压，电流在该范
3
围时，所有合格元件均能可靠触发开通，
2K
PGM 1 5W
则可以保证合格元件的通用性。
1
F
门极触发电流IGT：指在规定的环境温度和 阳极与阴极间加一定正向电压的条件下，
IGT
A
BC
L
使晶闸管从阻断状态到导通状态所需要的
G
0
2
4 U GT 6
8
U U G F M
G
V
最小门极直流电流。一般为几十到几百毫
IGT
A
(a )
安。 B
IGD
H
I J
0
U GD
(b )
晶闸管门极伏安特性
门极触发电压UGT：指与门极触发电流 C 相对应的门极直流电压，
U GT
一般为 1V~5V
二.对相控触发电路的基本要求
均电压。
⑵内部条件：控制角 , 2
使变流器输出电压Ud<0。
➢半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压ud不能出
现负值，也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能
实现有源逆变。欲实现有源逆变只能采用全控电路。
3.6.3 逆变失败与最小逆变角的限制
➢ 逆变失败（逆变颠覆）
变流器为逆变工作状态时，若发生换相失控，就会导致外接电动 势通过晶闸管形成短路，或者发生输出平均电压和外接电动势顺向串 联形成短路，这种情况称为逆变失败或称为逆变颠覆。
晶闸管相控触发电路
正弦波
尖脉冲
方波
强触发脉冲
常见的触发脉冲电压波形
脉冲列
对于并联晶闸管的大电流变流装置及串
联晶闸管的高电压装置，应采用强触发
VT1
脉冲。
VT2
R RP
C
R RP
C
对相控触发电路的基本要求
I
IGM
0
t1 t2
t3
采用强触发脉冲的目的是：
缩小晶闸管管间开通时间的差异，有利于动态 均流和均压。
同时有隔离电路：通常采用脉冲变压器，光电耦合器和光导纤维。
3.8.1 对相控触发电路的基本要求
IG A
I G FM
DE
一.晶闸管的门极伏安特性
K
G 图(a)为门极伏安特性区域，0D为低阻特性，
3
0G为高阻特性。图(b)为图(a)中0ABC0的放
A
大图形。
2K
PGM 1 5W
F
1
IGT
A
BC
L G
(1)触发电路的触发信号必须在晶闸管门极伏安特性的可靠触发区。 同时要求脉冲功率不超过允许瞬时最大功率限制线和平均功率限制线。
(2)触发脉冲应具有一定的宽度和幅度，触发脉冲消失前，阳极电流应能 上升至擎住电流，保证晶闸管可靠开通。
通 常 晶 闸 管 开 通 时 间 需 要 6s以 上 ， 应 有 足 够 的 裕 量 。 在 实 际 应 用 中 ， 电 阻 性 负 载 脉 冲 宽 度 应 有 20s~50s; 电 感 性 负 载 脉 冲 宽 度 最 好 不 小 于 100s， 一 般 取 1ms。
生和负载所需电压相
适应的相位控制信号。
移相 同步信号 控制电路
反馈信号
同步电路：获得与
交流源同步的正弦交
相 位 控制电路
控制信号
给定信号
流信号,确定各元件自 然换相点和移相范围。
移相控制电路：由相位控制信号和同步信号结合，产生移相 脉冲信号。
驱动电路：移相脉冲信号进行整形处理,产生所需的触发脉冲信号。
逆变的概念
3.逆变产生的条件
VT1 1
L
u ud u10
u10
iVT
0
1
u20 VT2
2 iVT
2
u20
+ ud
id R
- 电能
+ M EM
-
u10
Ud>EM EM
O
t
id
id=iVT +iVT
12
iVT
iVT
iVT
Id
1
2
1
O
t
a)
单相全波电路的整流
VT1 1
L
u0
iVT
1
ud
id R
VT2
+电能
0
2
4 U GT 6
8
U U G F M
G
V
IGT
A
(a )
B
IGD
H
I J
C
0HIJ0区域为不触发区：当晶闸管门极施 加的触发电压，电流在该范围内时，任 何合格的晶闸管元件都不会被触发，从 而确定了晶闸管的抗干扰性能。
ABCJIHA区域为不可靠触发区：当晶 闸管门极施加的触发电压，电流在该 区域时，有的晶闸管可以触发开通， 有的则不能触发开通。因此，触发电 路产生的触发信号也不应该落在该区
➢逆变失败的原因
（1）触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲， 如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。
（2）晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。 （3）交流电源缺相或突然消失。 （4）换相的裕量角不足，引起换相失败。
3.8 晶闸管相控触发电路
3.8.1 对相控触发电路的基本要求 3.8.2 控制角a 的移相控制方法 3.8.3 相控触发电路的同步方式及输出 3.8.4 单结晶体管移相触发电路 3.8.5 垂直移相相控触发电路举例
触 发 脉 冲 的 前 沿 要 尽 可 能 陡 。
(3)触发脉冲应满足晶闸管电路的工作要求。
对于三相桥电 式路 全， 控应 变采 流 大 用 6于 00 脉 的冲 宽宽 脉度 冲或双 也可以用脉脉 冲冲 列或 组双 成窄 宽 列 脉的 冲 7频 K， H 左 率 脉 z 右 冲 。
对于并联晶流 闸变 管流 的装 大置 电 管 及的 串高 联电 晶压 闸装 应采用强触发脉冲。
t1为前沿时间；t2为强脉冲宽度；t3为脉冲持续时间； IGM为强触发脉冲幅值，是触发电流IG的5倍左右。 IG 大容量晶闸管门极触发电流要求脉冲峰值在
t 1A~1.5A以上，前沿的电流上升率大于1As
(4)触发脉冲与主电路电源电压必须同步，并保持与工作状态相适应的相 位关系。
(5)触发电路应保证变流电路各元件触发脉冲的对称性。
-
2
iVT
2
M EM +
ud
u10 b
u20
u10
O
id
id=iVT +iVT
12
iVT
iVT
iVT
2
1
2
O
b)
单相全波电路的逆变
t Ud>EM |EM|>|Ud| Id
t
逆变产生的条件
➢从上述分析中，可以归纳出产生逆变的条件：
⑴外部条件：变流器直流侧应有直流电动势，其极性和晶
闸管导通方向一致，其值大于变流器直流平
晶闸管相控触发电路
➢晶闸管门极驱动电路也称为触发电路； ➢晶闸管通常采用相位控制方式。
电源
变流电路
触发信号
负载
同步电路 号 控制电路
控制电路
相位
控制信号
给定信号
一般晶闸管变流电路的控制框图
晶闸管相控触发电路
电源
变流电路
触发信号
同步电路 驱动电路
负载
控制电路：综合系
统信息进行处理，产