电力电子技术-第3章触发电路
- 格式：ppt
- 大小：4.77 MB
- 文档页数：152
下载文档原格式
合集下载
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
电力电子技术第3章 三相可控整流电路
19
第二节 时
三相全控桥式整流电路
整流电压为三相半波时的两倍，在大电感负载
20
图 3.9 三相桥式全控整流电路
21
图 3.10 三相全控桥大电感负载 α =0°时的波形
22
图 3.11 三相全控桥大电感负载 α =30°时的电压波形
23
图 3.12 三相全控桥大电感负载 α =60°时的电压波形
3
图 3.2是 α =30°时的波形。设 VT3 已导通， 当经过自然换流点 ωt0 时，因为 VT1的触发脉冲 ug1还没来到，因而不能导通，而 uc 仍大于零，所 以 VT3 不能关断，直到ωt1 所处时刻 ug1触发 VT1 导通，VT3 承受反压关断，负载电流从 c相换到 a 相。
4
图 3.2 三相半波电路电阻负载 α =30°时的波形
32
一、双反星形中点带平衡电抗器的可控整流电路 在低电压大电流直流供电系统中，如果要采用 三相半波可控整流电路，每相要多个晶闸管并联， 这就带来均流、保护等一系列问题。如前所述三相 半波电路还存在直流磁化和变压器利用率不高的问 题。
33
图 3.15 带平衡电抗器双反星形可控整流电路
34
图 3.16 带平衡电抗器双反星形可控整流 ud 和 uP 波形
26
图 3.14 三相桥式半控整流电路及波形 （a）电路图 （b）α =30° （c）α =120°
27
一、电阻性负载 控制角 α =0时，电路工作情况基本与三相全 控桥 α =0时一样，输出电压 ud波形完全一样。输 出直流平均电压最大为 2.34U2Φ。
28
由图 3.14（ b），通过积分运算可得Ud 的计 算公式
12
当 α >30°时，晶闸管导通角 θV=150°- α。 因为在一个周期内有 3次续流，所以续流管的导通 角 θVD=3（ α -30°）。晶闸管平均电流为
第二节 时
三相全控桥式整流电路
整流电压为三相半波时的两倍，在大电感负载
20
图 3.9 三相桥式全控整流电路
21
图 3.10 三相全控桥大电感负载 α =0°时的波形
22
图 3.11 三相全控桥大电感负载 α =30°时的电压波形
23
图 3.12 三相全控桥大电感负载 α =60°时的电压波形
3
图 3.2是 α =30°时的波形。设 VT3 已导通， 当经过自然换流点 ωt0 时，因为 VT1的触发脉冲 ug1还没来到，因而不能导通，而 uc 仍大于零，所 以 VT3 不能关断，直到ωt1 所处时刻 ug1触发 VT1 导通，VT3 承受反压关断，负载电流从 c相换到 a 相。
4
图 3.2 三相半波电路电阻负载 α =30°时的波形
32
一、双反星形中点带平衡电抗器的可控整流电路 在低电压大电流直流供电系统中，如果要采用 三相半波可控整流电路，每相要多个晶闸管并联， 这就带来均流、保护等一系列问题。如前所述三相 半波电路还存在直流磁化和变压器利用率不高的问 题。
33
图 3.15 带平衡电抗器双反星形可控整流电路
34
图 3.16 带平衡电抗器双反星形可控整流 ud 和 uP 波形
26
图 3.14 三相桥式半控整流电路及波形 （a）电路图 （b）α =30° （c）α =120°
27
一、电阻性负载 控制角 α =0时，电路工作情况基本与三相全 控桥 α =0时一样，输出电压 ud波形完全一样。输 出直流平均电压最大为 2.34U2Φ。
28
由图 3.14（ b），通过积分运算可得Ud 的计 算公式
12
当 α >30°时，晶闸管导通角 θV=150°- α。 因为在一个周期内有 3次续流，所以续流管的导通 角 θVD=3（ α -30°）。晶闸管平均电流为
电力电子技术第3章 晶闸管的触发驱动电路
15
3.3.1 锯齿波形成和脉冲移相控制环节 锯齿波同步触发电路的移相原理，是将锯齿波 电压与直流控制电压 UC叠加，使锯齿波可以垂直 上下移动，锯齿波形斜面对应的电压值能控制形成 脉冲的晶体管开通时刻，即改变对应控制角 α的大 小。
16
3.3.2 脉冲形成、整形和放大输出环节 当锯齿波电压ue3与控制电压Uc、偏置电压Ub 叠加在V4管基极进行并联叠加的电压ub4<0.7V时， V4管截止，电源分别经及R13与R14向V6管与V5管供 给足够大的基极电流，使V6，V5管饱和导通。
8
3.2 单结晶体管触发电路 单结晶体管（Unijuncting Transistor）的结构 及图形符号、等效电路如图3.3所示。单结晶体管 是在一块高电阻率的N型硅片两端，用欧姆接触方 式引出第一基极b1和第二基极b2，b1和b2之间的 电阻为N硅片的体电阻，约为3～12kΩ，在硅片靠 近b2极渗入P型杂质，形成PN结，由P区引出发射 极 e。
6
3.1.3 移相触发器的主要技术指标 （1）同步信号波形 同步信号有正弦波，方波和锯齿波，三者各有 特点，但集成模拟触发器多用锯齿波；数字式触发 器同步信号多用方波。 （2）同步信号幅值 同步信号的幅值随所应用触发器外接元件的不 同而有差别，一般为 6 ～ 30 V。 （3）移相范围 移相范围指当移相控制电压 UC，从零至最大 变化时，输出触发脉冲对于同步信号相位的变化量 。
7
（4）脉冲幅值 脉冲幅值一般指电压幅值与电流幅值。当脉 冲触发器输出的脉冲电压幅值在不接晶闸管时可以 为 12 ～25 V。而电流幅值随被触发晶闸管容量的 不同有差异。 （5）脉冲宽度 为了保证触发的可靠性，触发脉冲常采用宽 脉冲、双窄脉冲，或宽脉冲列、双窄脉列。宽脉冲 宽度应大于 60°小于 120°，双窄脉冲每个脉冲 的宽度应大于 18°小于 30°。
3.3.1 锯齿波形成和脉冲移相控制环节 锯齿波同步触发电路的移相原理，是将锯齿波 电压与直流控制电压 UC叠加，使锯齿波可以垂直 上下移动，锯齿波形斜面对应的电压值能控制形成 脉冲的晶体管开通时刻，即改变对应控制角 α的大 小。
16
3.3.2 脉冲形成、整形和放大输出环节 当锯齿波电压ue3与控制电压Uc、偏置电压Ub 叠加在V4管基极进行并联叠加的电压ub4<0.7V时， V4管截止，电源分别经及R13与R14向V6管与V5管供 给足够大的基极电流，使V6，V5管饱和导通。
8
3.2 单结晶体管触发电路 单结晶体管（Unijuncting Transistor）的结构 及图形符号、等效电路如图3.3所示。单结晶体管 是在一块高电阻率的N型硅片两端，用欧姆接触方 式引出第一基极b1和第二基极b2，b1和b2之间的 电阻为N硅片的体电阻，约为3～12kΩ，在硅片靠 近b2极渗入P型杂质，形成PN结，由P区引出发射 极 e。
6
3.1.3 移相触发器的主要技术指标 （1）同步信号波形 同步信号有正弦波，方波和锯齿波，三者各有 特点，但集成模拟触发器多用锯齿波；数字式触发 器同步信号多用方波。 （2）同步信号幅值 同步信号的幅值随所应用触发器外接元件的不 同而有差别，一般为 6 ～ 30 V。 （3）移相范围 移相范围指当移相控制电压 UC，从零至最大 变化时，输出触发脉冲对于同步信号相位的变化量 。
7
（4）脉冲幅值 脉冲幅值一般指电压幅值与电流幅值。当脉 冲触发器输出的脉冲电压幅值在不接晶闸管时可以 为 12 ～25 V。而电流幅值随被触发晶闸管容量的 不同有差异。 （5）脉冲宽度 为了保证触发的可靠性，触发脉冲常采用宽 脉冲、双窄脉冲，或宽脉冲列、双窄脉列。宽脉冲 宽度应大于 60°小于 120°，双窄脉冲每个脉冲 的宽度应大于 18°小于 30°。
第3章 整流电路part1
可得到 I S
PAC PAC VS PF VS cos1
8
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1 单相可控整流电路
3.1.1单相半波可控整流电路 3.1.2单相桥式全控整流电路
3.1.3单相全波可控整流电路
3.1.4单相桥式半控整流电路
9
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路
《电力电子技术》
第3章 整流电路
第3章
整流电路
3.1 单相可控整流电路
3.2三相可控整流电路
3.3 变压器漏感对整流电路的影响
3.4 电容滤波的不可控整流电路
3.5 整流电路的谐波和功率因数
3.6大功率可控整流电路
3.7整流电路的有源逆变工作状态 3.8整流电路相位控制的实现
1
《电力电子技术》
第3章 整流电路
wt
wt
e)
晶闸管的电流有效值IVT
I VT 1 p 2 p a I a I d d (wt ) 2p 2p d
O i VD f) O u VT g) O
R
wt
wt
wt
20
《电力电子技术》
u2
第3章 整流电路
（3）续流二极管的电流平均值 IdVDR与续流二极管的 电流有效值IVDR w w
22
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1.2 单相桥式全控整流电路
单相桥式全控整流电路(Single Phase
Bridge Contrelled Rectifier)
1) 带电阻负载的工作情况
电路结构
a)
晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对 桥臂。在实际的电路中，一般都采用这种标注方法，即 上面为1、3，下面为2、4。请同学们注意。
电力电子技术第三章 全控型器件的驱动
第一节 全控型电力电子器件的驱动
2.专用集成驱动电路芯片 1)驱动电路与IGBT栅射极接线长度应小于1m，并使用双绕线，以提 高抗干扰能力。
图3-9 电力MOSFET的一种驱动电路
第一节 全控型电力电子器件的驱动
3z10.tif
第一节 全控型电力电子器件的驱动
2)如果发现IGBT集电极上产生较大的电压脉冲，应增加栅极串接电 阻RG的阻值。 3)图3-10中外接两个电容为47μF，是用来吸收电源接线阻抗变化引 起的电源电压波动。
图3-6 抗饱和电路
第一节 全控型电力电子器件的驱动
图中VD1、VD2为抗饱和二极管，VD3为反向基极电流提供回路。在 轻载情况下，GTR饱和深度加剧使UCE减小，A点电位高于集电极电 位，二极管VD2导通，使流过二极管VD1的基极电流IB减小，从而减 小了GTR的饱和深度。抗饱和基极驱动电路使GTR在不同的集电极 电流情况下，集电结处于零偏或轻微正向偏置的准饱和状态，以缩 短存储时间。在不同负载情况下以及在应用离散性较大的GTR时， 存储时间趋向一致。应当注意的是，VD2为钳位二极管，它必须是 快速恢复二极管，该二极管的耐压也必须和GTR的耐压相当。因电 路工作于准饱和状态，其正向压降增加，也增大了导通损耗。
图3-2 门极控制电路 结构示意图
第一节 全控型电力电子器件的驱动
(1)开通控制 开通控制要求门极电流脉冲的前沿陡、幅度高、宽 度大及后沿缓。
图3-3 推荐的GTO门极控制 信号波形
第一节 全控型电力电子器件的驱动
(2)关断控制 GTO的关断控制是靠门极驱动电路从门极抽出P2基区 的存储电荷，门极负电压越大，关断的越快。 (3)GTO的门极驱动电路 GTO的门极控制电路包括开通电路、关断 电路和反偏电路。 间接驱动是驱动电路通过脉冲变压器与GTO门极相连，其优点是： GTO主电路与门极控制电路之间由脉冲变压器或光耦合器件实现电 气隔离，控制系统较为安全；脉冲变压器有变换阻抗的作用，可使 驱动电路的脉冲功率放大器件电流大幅度减小。缺点是：输出变压 器的漏感使输出电流脉冲前沿陡度受到限制，输出变压器的寄生电 感和电容易产生寄生振荡，影响GTO的正确开通和关断。此外，隔 离器件本身的响应速度将影响驱动信号的快速
电气工程概论第三章-电力电子
电气工程概论
3.1 功率半导体器件
图3-2示出了各种功率半导体器件的工作范围
电气工程概论
3.1 功率半导体器件
二、大功率二极管
大功率二极管属不可控器件，在不可控整流、电感性负载回路 的续流等场合均得到广泛使用。
（一）大功率二极管的结构 大功率二极管的内部结构是一个具有P型、N型半导体、一个PN 结和阳极A、阴极K的两层两端半导体器件，其符号表示如图33(a)所示。 从外部构成看，也分成管芯和散热器两部分。一般情况下， 200A以下的管芯采用螺旋式(图3-3(b) )，200A以上则采用平板 式(图3-3(c) )。
1. 电压参数
（1）断态重复峰值电压UDRM 取断态不重复峰值电压UDSM的90％定义为断态重复峰值电压UDRM， “重复”表示这个电压可以以每秒50次，每次持续时间不大于 10ms的重复方式施加于元件上。
电气工程概论
3.1 功率半导体器件
（2）反向重复峰值电压URRM
取反向不重复峰值电压URSM的90％为定义为反向重复峰值电压 URRM，这个电压允许重复施加。
电气工程概论
3.1 功率半导体器件
三、晶闸管(SCR)
晶闸管是硅晶体闸流管的简称，其价格低廉、工作可靠，尽管 开关频率较低，但在大功率、低频的电力电子装置中仍占主导 地位。 （一）晶闸管的结构 晶闸管是大功率的半导体器件，从总体结构上看，可区分为管 芯及散热器两大部分，分别如图3-7及图3-8所示。
晶闸管常应用于低频的相控电力电子电路，有时也在高频电力电子电路中 得到应用，如逆变器等。在高频电路应用时，需要严格地考虑晶闸管的开 关特性，即开通特性和关断特性。
（1）开通特性 晶闸管由截止转为导通的过程为开通过程。图3-11给出了
南京航空航天大学电力电子技术 第03章 有源逆变
α在π/2 － π之间变化， 对应β在π/2 － 0 之间变化
18
3
逆变角概念
逆变状态输出电压平均值可写成
Ud = −Ud0Cosβ
当β=0时，输出电压Ud达到负最大值
19
SCR的电压波形
晶闸管承受最大电压；UTMAX=线电压峰值
20
对触发电路的要求
不同的工作状态对触发脉冲电路的不同要求 以α＝60º整流触发与β＝60º逆变触发为例
Ud0=0.9U2（单相桥） Ud0=1.17U2(三相半波) Ud0=2.34U2(三相桥式)
17
逆变角概念
逆变角：为了分析和计算方便，通常把逆变 工作时的控制角用β表示，称“逆变角”规 定β＝π－α
逆变角的参考点在负半周自然换相点处，此 时输出负压最大（ β＝ 0）
逆变角的计量方向是向左，即以与控制角α 计量相反的方向计量逆变角 β大小
整流电路对触发电路的要求
对于整流状态，一套触发脉冲电路可以同时 供给三个晶闸管 如 ωt1时，应从a相换相到b相，此时b相电 压最高，可以保证顺利换相。 现在a相、c相电压均低，与之相联的晶闸管 虽被供给触发脉冲，但不会导通
21
22
逆变电路对触发电路的要求
对于逆变工作状态，则只能依次触发晶闸管 Ta, Tb, Tc 如ωt2 时由a相换流到b相，此时只能触发Tb 由于ωt2后,Uc>Ub再要像整流状态那样将触 发脉冲同时供给三个晶闸管是不行的
9
10
三相桥式逆变电路参数计算
直流电流平均值为
Id = Ud − Ed R∑
R ∑ = RB + RD
式中：RB ——变压器次级绕组电阻
RD ——电路直流侧包括电机电枢 电阻在内的总电阻
18
3
逆变角概念
逆变状态输出电压平均值可写成
Ud = −Ud0Cosβ
当β=0时，输出电压Ud达到负最大值
19
SCR的电压波形
晶闸管承受最大电压；UTMAX=线电压峰值
20
对触发电路的要求
不同的工作状态对触发脉冲电路的不同要求 以α＝60º整流触发与β＝60º逆变触发为例
Ud0=0.9U2（单相桥） Ud0=1.17U2(三相半波) Ud0=2.34U2(三相桥式)
17
逆变角概念
逆变角：为了分析和计算方便，通常把逆变 工作时的控制角用β表示，称“逆变角”规 定β＝π－α
逆变角的参考点在负半周自然换相点处，此 时输出负压最大（ β＝ 0）
逆变角的计量方向是向左，即以与控制角α 计量相反的方向计量逆变角 β大小
整流电路对触发电路的要求
对于整流状态，一套触发脉冲电路可以同时 供给三个晶闸管 如 ωt1时，应从a相换相到b相，此时b相电 压最高，可以保证顺利换相。 现在a相、c相电压均低，与之相联的晶闸管 虽被供给触发脉冲，但不会导通
21
22
逆变电路对触发电路的要求
对于逆变工作状态，则只能依次触发晶闸管 Ta, Tb, Tc 如ωt2 时由a相换流到b相，此时只能触发Tb 由于ωt2后,Uc>Ub再要像整流状态那样将触 发脉冲同时供给三个晶闸管是不行的
9
10
三相桥式逆变电路参数计算
直流电流平均值为
Id = Ud − Ed R∑
R ∑ = RB + RD
式中：RB ——变压器次级绕组电阻
RD ——电路直流侧包括电机电枢 电阻在内的总电阻
电力电子技术(第二版)第3章答案
第三章交流-交流变换器习题解答3-1. 在交流调压电路中，采用相位控制和通断控制各有什么优缺点？为什么通断控制适用于大惯性负载？答：相位控制：优点：输出电压平滑变化。
缺点：含有较严重的谐波分量通断控制：优点：电路简单，功率因数高。
缺点：输出电压或功率调节不平滑。
由于惯性大的负载没有必要对交流电路的每个周期进行频繁的控制，所以可以采用通断控制。
对时间常数比较小负载的工作产生影响。
3-2. 单相交流调压电路，负载阻抗角为30°，问控制角α的有效移相范围有多大？如为三相交流调压电路，则α的有效移相范围又为多大？答：单相交流调压电路，负载阻抗角为30°，控制角α的有效移相范围是30°-180°；如为三相交流调压电路，α的有效移相范围是30°-150°。
3-3. 一电阻性负载加热炉由单相交流调压电路供电，如α=0°时为输出功率最大值，试求功率为80%，50%时的控制角α。
解：α＝0时的输出电压最大，为此时负载电流最大，为因此最大输出功率为输出功率为最大输出功率的80%时，有：又由化简得αα4.0π-2=sin2由图解法解得α=60°同理，输出功率为最大输出功率的50%时，有：α=90°3-4. 单相交流调压电路，电源电压220V ，电阻负载R=9Ω,当α=30°时，求：（1）输出电压和负载电流；（2）晶闸管额定电压和额定电流；（3）输出电压波形和晶闸管电压波形。
解：(1)负载上交流电压有效值为负载电流为(2)晶闸管承受的正反向电压最大值是22U ，考虑到2-3倍的安全裕量，晶闸管的额定电压应该为()()V U U TN 933~62223~22==晶闸管流过的电流有效值为 A I I T 17414.12420===考虑到1.5~2倍的安全裕量，晶闸管的额定电流为()()()A I I T AV T 67.21~24.1657.12~5.1==3-5. 如图3-35所示为单相晶闸管交流调压电路，其中V U 2202=，.516.5mH L =，.1Ω=R ，求：（1）触发角的移相范围；（2）负载电流的最大有效值；（3）最大输出功率和功率因数。
袁燕 电力电子技术习题答案
1）用万用表可以初步判断好坏，如上各极间阻值状况。 2）用 6V 电源（干电池或直流稳压电源）作阳极电源，接成下图所示电路，若按下开关 Q 后，灯亮，则说明管子是好的。
习题 1-14 题解图
3）用晶体管图示仪测量晶闸管正反向伏安特性。 1-15 双向晶闸管有哪几种触发方式？使用时要注意什么问题？ 答：双向晶闸管共有四种触发方式：Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ+、Ⅲ- 。 使用时必须注意以下几个问题： 1） 不能承受较大的电压变化率，因此很难用于感性负载。 2）门极触发灵敏度较低，需较大的门极触发功率。 3）关断时间较长，换向能力较差，因而只能用于低频场合。 1-16 额定电流为 100A 两只普通晶闸管反并联，可用额定电流为多大的双向晶闸管等效代 替？ 解：因 I T ( AV)
图 1-38 习题 1-9 图
解：
1-10 上题中如果不考虑安全裕量，问 100A 的晶闸管允许通过的平均电流各为多少？ 解：额定电流 IT(AV) =100A 的晶闸管，允许的电流有效值 I =157A，由上题计算结果知： I 329.35（A） a) Im1 Id1 0.2717 Im1 89.48（A） 0.4767 b) Im2 c) Im3
图 1-40 习题 1-13 图
解：ud 的波形如下：
习题 1-13 题解图
1-14 用万用表怎样区分晶闸管的阳极 A、 阴极 K 和门极 G？判别晶闸管的好坏有哪些简单 实用的方法？ 答：可用万用表测量晶闸管三个电极之间的电阻来区分晶闸管的阳极、阴极和门极。正常情 况下管子阳极与阴极之间的正反向电阻接近无穷大，门极与阴极之间的电阻值约为几百欧， 且 G-K 之间的阻值略小于 K-G 之间的阻值。 判断晶闸管好坏的方法有：
电力电子技术 第3章 晶闸管相控触发电路
W2 dt
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
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
因而触发脉冲的宽度应更大一些， 通常为0.5～1 ms。 此外，
某些具体的电路对触发脉冲的宽度会有一定的要求，如三相 全控桥等电路的触发脉冲宽度要求大于60°或采用双窄脉冲。
2019/3/14
12
4. 触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围 必须满足电路要求。
为保证控制的规律性，要求晶闸管在每个阳极电压周期都
电流应能上升至擎住电流，保证晶闸管可靠开通。
2019/3/14
11
3. 触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡， 以
使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而 维持导通。 普通晶闸管的导通时间约为6 μs， 故触发脉冲的宽度至少 应有6μs以上。对于电感性负载，由于电感会抵制电流上升，
•触发脉冲应有足够的移相范围。
2019/3/14
14
脉冲的宽度应保证晶闸管 可靠导通。
触发脉冲应有足够的幅度。 不超过门极电压、电流和 功率定额，且在可靠触发 区域之内。 有良好的抗干扰性能、温 度稳定性及与主电路的电 气隔离。
t1 t2 IM
I
t3 t4
图3-1 理想触发脉冲波形
t1~t2脉冲前沿上升时间（<1s） t1~t3强脉宽度 IM强脉冲幅值（3IGT~5IGT） t1~t4脉冲宽度 I脉冲平顶 幅值（1.5IGT~2IGT）
2019/3/14
8
IG A
I GFM
3
D E
2
K
PGM 15W
ADEFGCBA区域为可靠触发区： 当晶闸管门极施加的触发电 压，电流在该范围时，所有合 格元件均能可靠触发开通，则 可以保证合格元件的通用性。
F L G
1
I GT
A 0
2
B A
C
8
I GT
I GD
4 U GT 6 (a)
U GFM U V G
10
C
8
L G
U GFM U V G
0
I GT
I GD
A H
4 U GT 6 (a)
B I J
U GD
C
U GT
0
(b)
2019/3/14
晶ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ管门极伏安特性
(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，触发脉冲消失前，阳极
信号。
2019/3/14
7
2. 触发脉冲应有足够的功率。
触发脉冲的电压和电流应大于晶闸管要求的数值，并留 有一定的裕量。 触发功率的大小是决定晶闸管元件能否可靠触发的一个 关键指标。 由于晶闸管元件门极参数的分散性很大，随温度的变化 也大，为使所有合格的元件均能可靠触发，可参考元件出厂 的试验数据或产品目录来设计触发电路的输出电压和电流值。
要求。 归纳起来， 晶闸管触发主要有移相触发、过零触发 和脉冲列调制触发等。不管是哪种触发电路， 对它产生的触 发脉冲都有如下要求： 1. 触发信号可为直流、交流或脉冲电压。由于晶闸管触发 导通后，门极触发信号即失去控制作用，为了减小门极的损耗， 一般不采用直流或交流信号触发晶闸管，而广泛采用脉冲触发
B I J
U GD
图(a)为门极伏安特性区域，0D 为低阻特性，0G为高阻特性。 图(b)为图(a)中0ABC0的放大图 形。
H
C
U GT
0
(b)
2019/3/14
晶闸管门极伏安特性
9
IG A
I GFM
3
D E
2
K
PGM 15W
1
I GT
F A B
2
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 该区域中。
扬州职业大学 * *
3
要保证用于电力系统或电力设备主电路中的各 种开关器件在工作过程中的安全和可靠，必须针对 器件的不同性能和容量设计相应的辅助电路。包括： 驱动电路、缓冲电路和保护电路。性能优良设计合 理的辅助电路能使开关器件工作在较理想的开关状 态，减少开关损耗，提高器件工作可靠性。
2019/3/14
2019/3/14
13
•触发信号要有足够大的触发功率。
•触发脉冲的前沿要陡，宽度要足够。 一般要求：脉冲前沿 宽度 t1<10μs，
电阻性负载 tW=30μs左右 大电感负载 tW=0.5~1ms
•触发脉冲应与主电路电压同步。
即触发脉冲与主电压保持某种固定的相位关系，保证晶闸 管在每周期都以相同的控制角α触发导通。
2019/3/14 5
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
驱动电路
反馈信号
同步信号
移 相 控制电路
相 位 控制信号
控制电路
给定信号
一般晶闸管变流电路的控制框图
2019/3/14 6
晶闸管的型号很多，其应用电路种类也很多，不同的晶闸
管型号、不同的晶闸管应用电路对触发信号都会有不同的具体
4
3.1 对触发电路的要求 SCR导通必须的外界条件：
阳极加正向电压，门极加正触发信号。
当SCR导通后，门极控制信号不再起作用，直到阳 极电压减小或反向后，阳极电流小于维持电流，晶闸管 才自行关断。 因此，晶闸管的门极驱动电路又称为触发电路。 触发电路的作用：为晶闸管提供适当的门极触发电压 与触发电流。
必须在相同的控制角触发导通，这就要求触发脉冲的频率与 阳极电压的频率一致，且触发脉冲的前沿与阳极电压应保持 固定的相位关系，这叫做触发脉冲与阳极电压同步。 不同的电路或者相同的电路在不同负载、不同用途时，要 求α的变化范围（移相范围）亦即触发脉冲前沿与阳极电压的 相位变化范围不同， 所用触发电路的脉冲移相范围必须能满 足实际的需要。
有源逆变电路
无源逆变电路 交流调压电路 直流变换电路 电力电子技术的应用 电力电子装置的计算
2
第三章 相控电路驱动控制及保护电路
1 2
对触发电路的要求 单结晶管触发电路
3 4
5 6 7
同步锯齿波触发电路 集成触发电路
触发脉冲的同步及误触发 晶闸管的过电压保护 晶闸管的过电流保护
2019/3/14
《电力电子技术》
电力电子技术
POWER ELECTRONICS
扬州职业大学汽车与电气工程系 ** Tel：*** Email:***
2019/3/14
1
绪
论 电力电子器件 晶闸管可控整流电路 相控电路驱动控制及保护电路
第1 章 第 2章 第 3章
第 4章
第 5章 第 6章 第 7章 第 8章 第 9章
2019/3/14