晶闸管触发电路的设计004

《电力电子课程设计》课题名称：晶闸管触发电路的设计学院:班级：姓名：学号：指导教师：电力电子课程设计目录内容摘要 (2)晶闸管触发电路设计的目的及任务要求 (3)2.1 触发电路设计目的 (3)2.2 设计的任务指标及要求 (3)三触发电路设计方案的选择 (3)3.1可供选择的方案种类 (3)3.2 方案选择的论证 (3)四锯齿波同步移相触发电路 (4)4.1 触发电路的基本组成环节 (4)4.2 触发电路的工作原理图 (4)4.3 各元器件参数明细表 (5)五基本环节的工作原理 (5)5.1 锯齿波形成和同步移相控制环节 (5)5.2 脉冲形成，整形放大和输出环节 (7)5.3 强触发和双脉冲形成环节 (8)5.4 触发电路的工作波形 (9)六心得体会 (10)七参考文献 (11)晶闸管触发电路课程设计内容摘要晶闸管电路是电力电子电路常用电路之一，在生产，生活中应用非常广泛，是一弱强电电路的过渡的桥梁。

要使晶闸管开始导通，必须有足够能量的触发脉冲，在晶闸管电路中必须有触发电路。

用于晶闸管可控整流电路等相控电路的驱动控制，即晶闸管的触发电路。

本课题针对晶闸管的触发电路进行设计，其电路的主要组成部分有移相控制电路，触发脉冲形成电路，同步电压环节，脉冲形成，整形放大和输出环节等电路环节组成，涉及触发电路的方案选择以及选择方案后电路的设计，包括电路的工作原理和电路工作过程中的输出波形。

由于知识有限，此次课题设计并不全面，有待于进一步完善。

电力电子课程设计晶闸管触发电路设计的目的及任务要求2.1 触发电路设计目的要使晶闸管开始导通，必须施加触发脉冲，在晶闸管触发电路中必须有触发电路，触发电路性能的好坏直接影响晶闸管电路工作的可靠性，也影响系统的控制精度，正确设计触发电路是晶闸管电路应用的重要环节。

2.2 设计的任务指标及要求1 输入电压：直流+15V,-15V.2 交流同步电压：20V.3 移相电压：0 - 10 V.4移相范围：大于等于170度.5对电路进行设计，计算元器件参数.三触发电路设计方案的选3.1 可供选择的方案种类1 单结晶体管触发电路2 正弦波同步触发电路3 锯齿波同步触发电路4 集成触发电路3.2 方案选择的论证1单结晶体管触发电路：脉冲宽度窄，输出功率小，控制线性度差；移相范围一般小于180度，电路参数差异大，在多相电路中使用不易一致，不付加放大环节。

适用范围：可触发50A以下的晶闸管，常用于要求不高的小功率单相或三相半波电路中，但在大电感负载中不易采用。

2 正弦波同步触发电路：由于同步信号为正弦波，故受电网电压的波动及干扰影响大，实际移相范围只有150度左右。

适用范围：不适用于电网电压波动较大的晶闸管装置中。

晶闸管触发电路课程设计3 锯齿波同步触发电路：它不受电网电压波动与波形畸变的直接影响，抗干扰能力强，移相范围宽，具有强触发，双脉冲和脉冲封锁等环节，可触发200A的晶闸管。

适用范围：在大众中容量晶闸管装置中得到广泛的应用。

4 集成触发电路：移相范围小于180度，为保证触发脉冲的对称度，要求交流电网波形畸变率小于5%。

适用范围：应用于各种晶闸管。

根据晶闸管触发电路设计的任务和要求决定采用锯齿波同步触发电路的设计方案进行设计。

四锯齿波同步移相触发电路4.1 触发电路的基本组成环节1 触发电路有三个基本环节组成：锯齿波形成和同步移相控制环节，脉冲形成、整形放大和输出环节，强触发和双脉冲输出环节。

4.2 触发电路的工作原理图R1图2-1电力电子课程设计4.3 各元器件参数明细表五基本环节的工作原理5.1 锯齿波形成和同步移相控制环节图 2-2晶闸管触发电路课程设计锯齿波同步移相的原理是利用受正弦同步信号电压控制的锯齿波电压作为同步电压，再与直流控制电压c V 与直流偏移电压b V 组成并联控制，进行电流叠加，去控制晶体管4V 的截止与饱和导通来实现的。

图2-2所示为恒流源电路方案，由1V 、2V 、3V 和2C 等无件组成，其中1V 、s V 、2RP 和3R 为一恒流源电路。

当2V 截止时，恒流源电流c I 1对电容2C 充电，所以2C 两端电压c U 为c U =⎰dt I C c 11=t I Cc 11c U 按线性增长，即3V 的基极电位3b U 按线性增攻。

调节电位器2RP ，即改变2C 的恒定充电流c I 1，可见2RP 是用来调节锯齿波斜率的。

当2V 导通时，由于4R 阻值很小，所以3C 迅速放电，使3b U 电位迅速降到零伏附近2V 周期性的导通和关断时，3b U 便形成了一个锯齿波，同样3e U 也是锯齿波电压，如图2-5所示。

射极跟随器3V 的作用是减小控制回路的电流对锯齿波电压3b U 的影响。

4V 管的基极电位由锯齿波电压、直流控制电压co U ,直流偏移电压p U 三个电压作用的叠加值所确定，它们分别通过电阻76,R R 和8R 与基极相接。

设h U 为锯齿波电压3e u 单独作用在4V 基极4b 时的电压，其值为h U =3e U )//(//87687R R R R R +可见h U 仍为一锯齿波，但斜率比3e U 低。

同理偏移电压p U 单独作用时4b 的电压'p U 为：)//('76876R R R R R u u pp ++=可见'p U 仍为一条与p U 平行的直线，但绝对值比p U 小。

直流控制电压co U 单独作用时4b 的电压'co U 为：'co U =coU )//(//86786R R R R R + 可见'co U 仍为与co U 平行的一直线，但绝对值比co U 小。

如果co U =0,p U 为负值时,4b 点的波形由'p h U U +确定，如图2-5所示。

当为co U 正值时，4b 点的波形由''co p h U U U ++确定。

由于4V 的存在，上述电压波形与实际波形有出入，当4b 点电压等于0.7V 后，4V 导通。

之后4b U 一直被钳位在0.7V 。

所以实际波形如图2-5所示。

图中M 点是4V 由截止到导通的转折点。

由前面分电力电子课程设计析可知4V 经过M 点时使电路输出脉冲。

因此当p U 为固定值时,改变co U 便可改变M 点的时间坐标，即改变了脉冲产生的时刻，脉冲被移相。

可见，加p U 的目的是为了确定控制电压co U =0时脉冲的初始相位。

当接阻感负载电流连续时三项全控桥的脉冲初始相位应定在α=90度;如果是可逆系统，需要在整流和逆变状态下工作，这时要求脉冲的移相范围理论上为180度，由于锯齿波波形两端的非线性，因而要求锯齿波的宽度大于180度，例如240度，此时，令co U =0，调节p U 的大小使产生脉冲的M 点移至锯齿波240度地的中央(120度)，对应于α=90度的位置。

这时，如co U 为正值，M 点就向前移，控制角α<90度，晶闸管电路处于整流工作状态；如co U 为负值，M 点就向后移，控制角α>90度，晶闸管电路处于逆变状态。

在锯齿波同步的触发电路中，触发电路与主电路的同步是指要求锯齿波的频率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。

从图2-2可知，锯齿波是由开关2V 管来控制的。

2V 由导通变截止期间产生锯齿波，2V 截止状态持续的时间就是锯齿波的宽度，2V 开关的频率就是锯齿波的频率。

要使触发脉冲与主电路电源同步，使开关的频率与主电路电源频率同步就可达到。

如图2-2中的同步环节，是有同步变压器TS 和作同步开关用的晶体管2V 组成的。

同步变压器和整流变压器接在同一电源上，用同步变压器的二次电压来控制2V 的通断作用，这就保证了触发脉冲与主电路电源同步。

同步变压器TS 二次电压TS U 经二极管1VD 间接加在2V 的基极上。

当二次电压波形在负半周的下降段时，1VD 导通，电容1C 被迅速充电。

因O 点接地为零电位，R 点为负电位，Q 点电位与R 点相近，故在这一阶段2V 基极为反向偏置，2V 截止。

在负半周的上升段，+1E 电源通过1R 给电容1C 反向充电,Q U 为电容反向充电波形，其上升速度比TS U 波形慢，故!VD 截止，如图2-5所示。

当Q 点电位达1.4V 时，2V 导通，Q 点电位被钳位在1.4V.直到TS 二次电压的下一个负半周到来时，1VD 重新导通，!C 迅速放电后又被充电，2V 截止。

如此周而复始。

在一个正弦波周期内，2V 包括截止和导通两个状态，对应锯齿波波形恰好是一个周期,与主电路电源频率和相位完全同步，达到同步的目的。

可以看出，Q 点电位从同步电压负半周上升段开始时刻到达1.4V 的时间越长，2V 截止时间就越长，锯齿波就越宽。

可知锯齿波的宽度是由充电时间常数11C R 决定的。

5.2 脉冲形成，整形放大和输出环节脉冲形成环节由晶闸管4V 、5V 组成，7V 、8V 起脉冲放大作用。

控制电压coU 加在4V 基极上，电路的触发脉冲有脉冲变压器TP 二次侧输出，起一次绕组接在8V 集电极电路中。

当控制电压co U =0时，4V 截止。

+1E （+15V ）电源通过11R 供给5V 一个足够晶闸管触发电路课程设计大的基极电流，使5V 饱和导通，所以5V 的集电极电压5c U 接近于-1E (-15V)。

7V 、8V 处于截止状态，无脉冲输出。

另外，电源的+1E (15V)经9R 、5V 发射结到-1E (-15V)，对电容3C 充电，充满后电容两端电压接近21E (30V),极性如图2-3所示:当控制电压co U 近似等于0.7V 时，4V 导通，A 点电位由+1E (+15V)迅速降低至 1.0V 左右，由于电容3C 两端电压不能突变，所以5V 基极电位迅速将至约-2E 1(-30V),由于5V 发射结反偏置，5V 立即截止。

它的集电极电压由-1E (-15V)迅速上升到钳位电压+2.1V （6VD 、7V 、8V 三个PN 结正向压降之和），于是7V 、8V 导通，输出触发脉冲。

同时，电容3C 经电源+1E 、11R 、4VD 、4V 放电和反向充电，使5V 基极电位又逐渐上升，直到5b U >-1E (-15V),5V 又重新导通。

这时5c U 又立即将到-1E ,使7V 、8V 截止，输出脉冲终止。

可见，脉冲前沿由5V 导通时刻确定，5V (或6V )截止持续时间即为脉冲宽度。

所以脉冲宽度与反向充电回路时间常数311C R 有关。

5.3 强触发和双脉冲形成环节电力电子课程设计VD 15VD 11VD 14~R 1220V36VC 7C 6+图2-4强触发环节有单相桥式整流获得近似50V 直流电压作电源，在8V 导通前，50V 电源经15R 对6C 充电，N 点电位为50V 。