第五章晶闸管相控触发电路1.ppt

第五章 晶闸管相控触发电路 本章要 对相控触发电路的基本要求 控制角的三种移相控制方法 同步方式及输出 分立元件移相触发电路 集成化移相触发器 变流电路控制框图 变流电路从换流方式来分，有电网换流和非电网换流之分：前者用相位控制触发电路，后者常用周期性逻辑器件控制触发电路。在实际中，对输出的控制常采用相位控制方式。 晶闸管的门极伏安特性 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。 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。 晶闸管的门极定额 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，使晶闸管从阻断状态到导通状态所需要的最小门极直流电流，一般为几十到几百毫安。 门极触发电压UGT：指与门极触发电流相对应的门极直流电压，一般为1V~5V。 晶闸管的门极触发电流和触发电压受温度影响较大，元件标明的数据是在室温下测得的数据。额定结温下的门极触发电流仅为室温时的三分之一左右；零下40度低温下的门极触发电流则可达到室温时的1.5~2倍。因此，在设计触发电路时应予以注意。 对相控触发电路的基本要求 (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，阳极电流应能上升至掣住电流，保证晶闸管可靠开通。通常晶闸管开通需要6μs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20 μs~50 μs；电感性负载最好不小于100 μs，一般取1ms。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。对于三相桥式全控变流电路，应采用脉冲宽度大于60O的宽脉冲或双窄脉冲，也可以用脉冲列组成宽脉冲或双窄脉冲，脉冲列的频率为7kHz左右。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变流装置，应采用强触发脉冲。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。 对相控触发电路的基本要求 (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。 (6)相控触发电路应采取电磁兼容技术措施，防止因各方面的电磁干扰而出现失控。 延时移相控制方法 晶闸管相控触发电路中，实现触发脉冲随控制信号变化作相位移动的控制为移相控制。 延时移相控制方法由同步环节提供自然换相点，再由自然换相点开始计时，以控制角对应的延时时间确定触发脉冲产生的时刻。 垂直移相控制方法 应用条件是具有一个与主电路同步、在移相范围内单调变化的周期性移相信号电压usy。 线性垂直移相控制方法 移相信号电压usy在移相范围内线性变化。 余弦交点移相控制方法 移相信号电压usy在移相范围内余弦变化。 同步信号及其获得 在各种相控变流电路中，晶闸管触发脉冲前沿对应的控制角α是以晶闸管的自然换相点为计量起点的角度。自然换相点则决定于加在晶闸管两端的交流电源电压。因此为保证正确的相位关系，实现同步触发控制，在触发电路中必须引入与电网电压严格同步的基准信号，称为同步信号。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相位要求的同步信号。 同步方式 独立同步 每个SCR都有相对独立的相控触发电路。为使各晶闸管具有相同的控制角，各相触发电路采用同一控制电压进行移相控制。 按相同步 利用全控桥式变流电路中同一相的两个SCR的自然换相点相差180O的特点，每相设置一个触发电路。为实现三相主电路工作的对称性，要求三相移相控制的一致性，故三相触发电路由同一个控制电压控制。 单相同步 利用各SCR自然换相点间有固定的相位关系特点，用一个元件的同步电路准确提供各元件的自然换相点。 触发脉冲的功率放大和输出 触发电路一般是由相对独立的低压直流电源供电的单元，为保证触发电路工作安全，应使其与主电路隔离，这样可减少主电路对触发电路及控制电路的干扰，提高可靠性。隔离电路：通常采用脉冲变压器，光电耦合器和光导纤维。其中脉冲变压器方式应用得最多。 脉冲变压器输出举例 单结晶体管的结构 单结晶体管也称为双基极二极管，它有一个发射极和两个基极, 外形和普通三极管相似。 单结晶体管的结构是在一块高电阻率的N型半导体基片上引出两个欧姆接触的电极：第一基极B1和第二基极B2；在两个基极间靠近B2处，