电力电子实训报告

实训2 同步信号为锯齿波触发电路

一、实训目的

1.进一步熟悉电力电子器件的类型和特性，兵掌握合理选用的原则。

2.学会电力电子电路的安装与调试技能。

3.进一步熟悉电子仪器的正确使用方法。

4.培养学生独立分析问题和解决工程实际问题的能力，并锻炼动手能力。

二、实训内容和要求

1．按电器原理图设计印刷电路板，要求合理布局

2．安装、调试电路板，测试波形、数据。

三、实训主要仪器设备和材料

1．计算机、转印机

2．示波器、万用表

3．覆铜板一块，电子元器件若干

四、实训方法、步骤及结果测试

1．复习有关教材、查找有关资料，了解、熟悉晶闸管触发电路的要求和工作原理。分析电路中个点的电压波形。

2．设计、安装电路板

1）用PROTEL软件根据图的同步信号为锯齿波触发电路设计印刷电路板图。要求印刷电路板按照规定尺寸设计，不留空余面积。

一般控制信号从左到右，强电信号从上流到下。~220V不能与印刷电路板连接，~220的阴险要用绝缘胶布牢固扎住。

2）绘制印刷电路板布线线宽要在1mm以上。为了避免干扰，布置地线时候应注意各级电路采用一点接地原则，加粗、缩短地线。

3）所有元件排列均匀，元件引脚、极性正确，布局合理，美观实用。注意变压器的同名端。4）绘制的印刷电路板图，经审定后，制作印刷电路板。要求印刷电路板钱冲洗干净电路板，不含腐蚀物。钻孔准确，两面无损。

5）对焊接的要求是：净化元件引线和焊点表面，同种元件距离印刷电路板的高度一致，焊接牢固，无虚焊，焊点光亮、圆滑、饱满、无裂纹、大小适中且一致。

3．调试、检测电路

（1）整定移相控制电压U co=0V，偏移电压U P=-4V。调斜率电位器RP3，改变锯齿波的上升斜率。使检测点TP7的脉冲前沿落在测检点TP3的锯齿波型中央。以后偏移电位器RP2，斜率电位器RP3不用再调整。

（2）改变移相控制电压U co=0~+8V，脉冲的一项范围D=0°~90°。

（3）用双线示波器观察测检点TP1~TP7在一个工作周期中的波形，测量波形的正负电压值（V），波形的周期（μs、ms），对齐相位，全部记录在下图中。

TP1：滞后市电电压180度；

TP2：波形的最低处为C1充电完毕，最高处是C1放电完毕；

TP3：C1开始充电就开始形成锯齿波，锯齿波的最高点就是C1放完电的时刻；TP4：最低处为C1开始充电时刻，最高处为C1充电完毕的时刻；

TP6：脉冲出现的时刻是V4导通的时刻；

TP7：最低点是脉冲出现的时刻，即是V4导通的时刻。

（4）测绘移相控制特性：用万用表直流电压档测量移相控制电压U co。用示波器观察测检点TP7的脉冲，记录在下表。作出α=f(U co) 的移相控制特性的函数曲线。绘制在下图中。

（5）两板连接测量补脉冲：A、B两块板地线相连，A板补脉冲输出点接B板补脉冲输入点，观察记录B板上G、K两点之间的波形（应有双脉冲输出），判断何为补脉冲。

五、电路工作原理以及印刷电路板布线图

常用的触发电路有正弦波同步触发电路和锯齿波同步触发电路，由于锯齿波同步触发电路具有较好的抗电路干扰、抗电网波动的性能及有较宽的调节范围，因此得到了广泛的应用。该电路由同步检测环节、锯齿波形成环节、同步移相控制环节及脉冲形成与放大环节等组成。

1.同步环节:

同步环节由同步变压器TB、晶体管V2、二极管VD1、VD2、R1、C1等元件组成，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的频率相同。锯齿波是由起开关作用的V2控制的，V2截止期间产生锯齿波，V2截止持续时间就是锯齿波的宽度，V2开关作用的晶闸管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V2开关的频率与主回路电源频率达到同步。同步变压器和整流变压器接在同一电源上，用同步变压器二次侧电压来控制V2的通断，这就保证了触发脉冲与主回路电源的同步。

2.锯齿波形成环节:

锯齿波形成环节由VS、斜率电位器、R3、V1组成的恒流源电路及V2、V3等元件组成，其中V2是交流电源的同步开关，起到同步检测作用。

电路中由晶体管V1组成恒流源向电容C2充电，晶体管V2作为同步开关控制恒流源对

C2的充放电过程。晶体管V3为射极跟随器，起阻抗变换和前后级隔离作用，以减小后级对锯齿波线性的影响。

3.移相控制环节

移相控制电压u CO、初相位调整电压u P(u P为负值)和锯齿波u t形成环节产生的锯齿波分别通过R6、R7、R8共同接到V4管的基极上，由三个电压综合后来控制V4的截止与导通。

根据叠加原理，在分析V4基极电位时，可看成u CO、u P、锯齿波电压三者单独作用的叠加。

只考虑锯齿波电压u

t 时u

t’

仍为锯齿波，只是斜率比u

t

低。同样，只考虑u CO和u P时，u CO’和

u

P’

分别为与u CO和u P平行的一直线，只是数值较u CO和u P为小。

当u CO＝0时，改变u P数值的大小，则V4开始导通的时刻就会根据u P的增大或减小而前、后移动，也就是移动了输出脉冲的相位。因此适当调整u P数值的大小，可使u CO＝0时的脉冲初相位满足各主电路的需要。如对于三相可控桥式整流电路，电阻性负载时，脉冲初始相位为120°，而大电感负载时，初始相位为90°。u P电压确定后固定不变。改变u CO的大小同样可以移动输出脉冲的相位。当u CO＝0时，输出脉冲相位为α0，u CO增大时，输出脉冲相位逐渐前移，即α逐渐减小，从而达到了移相控制的目的。

关于锯齿波的形成和脉冲移相环节的具体分析：

锯齿波电压形成的方案较多，如采用自举式电路、恒流源电路方案，由V1、V2、V3、和C2等元件组成，其中V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路。

当V2截止时，恒流源电流I1c对电容C2充电，所以C2两端电压Uc按线性增长，即V3的基极电位Ub3按线性增长。调节电位器RP2，即改变C2的恒定充电电流I1c，可见RP2是用来调节锯齿波斜率的。

当V2导通时，由于R4阻值很小，所以C2迅速放电，使Ub3电位迅速降到零伏附近。当V2周期性地导通和关断时，Ub3便形成一锯齿波，同样Ue3也是一个锯齿波电压，射极跟随器V3的作用是减少控制回路的电流对锯齿波电压Ub3的影响。

V4管的基极电位由锯齿波电压、直流控制电压Uc0、直流偏移电压Up三个电压作用的叠加值所确定，他们分别通过电阻R6、R7、R8与基极相接

其余部分，就是脉冲形成和放大环节以及强触发环节。

V4导通瞬间是脉冲发出的时刻，而V5持续截止时间即为脉冲的宽度，此宽宽与C3的反向充电时间常数R11C3有关。

锯齿波触发电路的特点:

优点：锯齿波同步触发电路不受电网电压波动与波形畸变的直接影响、抗干扰能力强，且移相范围宽。

缺点：该电路相对比较复杂，且整流装置的输出电和控制电压间不满足线性关系。