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1、电力电子技术整流电路相电力电子技术整流电路相位控制的实现位控制的实现1第1页，本讲稿共27页3.8 相控电路的驱动控制大大、中中功功率率的的变变流流器器对对触触发发电电路路的的精精度度要要求求较较高高，对对输输出出的的触触发发功功率率要要求求较较大大，故故广广泛泛应应用用的的是是晶晶体体管管触触发发电电路路，其其中中以以同同步步信信号号为为锯锯齿齿波波的的触触发发电电路路应应用用最最多多.2第2页，本讲稿共27页3.8.1 同步信号为锯齿波的触发电路输输出出可可为为双双窄窄脉脉冲冲（适适用用于于有有两两个个晶晶闸闸管管同同时时导导通通的的电电路路），也也可为单窄脉冲可为单窄脉冲三三个个基基本本
2、环环节节：脉脉冲冲的的形形成成与与放放大大、锯锯齿齿波波的的形形成成和和脉脉冲冲移移相相、同步环节。此外，还有强触发和双窄脉冲形成环节同步环节。此外，还有强触发和双窄脉冲形成环节图3-50 同步信号为锯齿波的触发电路 3第3页，本讲稿共27页3.8.1 同步信号为锯齿波的触发电路1脉冲形成环节 V4、V5 脉冲形成脉冲形成 V7、V8 脉冲放大脉冲放大控控制制电电压压uco加加在在V4基基极极上上。uco对对脉脉冲冲的的控控制制作作用及脉冲形成：用及脉冲形成：uco=0时时，V4截截 止止。V5、V6饱饱 和和 导导 通通。uc5=-13.7V(-15+0.7+0.32),V7、V8处处于于截
3、截止止状状态态，无无脉脉冲冲输输出出。电电容容C3充充电电，充充满满后后电电容容两两端端电电压压为为28.3V（30-0.7-0.3-0.7)，左正右负。4第4页，本讲稿共27页3.8.1 同步信号为锯齿波的触发电路时时，V4导导通通，A点点电电位位由由+E1(+15V)1.0V左左右右，V5基基极极电电位位 为为-27.3V(-28.3+1)，V5立立即即截截止止。V5集集电电极极电电压压由由-E1(-15V)+2.1V，V7、V8导导通通，输输出出触触发发脉脉冲冲。电电容容C3放放电电和和反反向向充充电电，使使V5基基极极电电位位，直直到到ub5=-13.3V，V5又又重重新新导导通。通。
4、uc5=2.1V-13.7V,使使V7、V8截止，输出脉冲终止。截止，输出脉冲终止。脉脉冲冲前前沿沿由由V4导导通通时时刻刻确确定定，脉脉冲冲宽宽度度与与反反向向充充电电回回路路时时间间常常数数R11C3有关有关电电路路的的触触发发脉脉冲冲由由脉脉冲冲变变压压器器TP二二次次侧侧输输出出，其其一一次次绕绕组组接接在在V5集电极电路中集电极电路中 5第5页，本讲稿共27页3.8.1 同步信号为锯齿波的触发电路2.锯锯齿齿波波的的形形成成和和脉脉冲冲移移相环节相环节电路组成电路组成锯锯齿齿波波电电压压形形成成的的方方案案较较多多，如如采采用用自自举举式式电电路路、恒恒流流源源电电路路等等恒恒流流源
5、源电电路路方方案案，由由V1、V2、V3和和C2等元件组成等元件组成V1、VS、RP2和和R3为为一一恒流源电路恒流源电路图3-51 同步信号为锯齿波的触发电路的工作波形 6第6页，本讲稿共27页3.8.1 同步信号为锯齿波的触发电路 工作原理：工作原理：V V2 2截止时，恒流源电流截止时，恒流源电流I I1c1c对电容对电容C C2 2充电，充电，调调节节RPRP2 2，即即改改变变C C2 2的的恒恒定定充充电电电电流流I I1c1c，可可见见RPRP2 2是是用来调节锯齿波斜率的。用来调节锯齿波斜率的。V V2 2导导通通时时，因因R R4 4很很小小故故C C2 2迅迅速速放放电电，
6、u ub3b3电电位位迅迅速速降降到到零零伏附近伏附近V V2 2周周期期性性地地通通断断，u ub3b3便便形形成成一一锯锯齿齿波波，同同样样u ue3e3也也是是一一个个锯锯齿波齿波tICtICuccc111d1=7第7页，本讲稿共27页3.8.1 同步信号为锯齿波的触发电路V4基基极极电电位位由由锯锯齿齿波波电电压压、控控制制电电压压uco、直直流流偏偏移移电电压压up三三者作用的叠加所定者作用的叠加所定图图如果如果uco=0，up为负值时，为负值时，b4点的波形由点的波形由uh+确定确定当当uco为正值时，为正值时，b4点的波形由点的波形由uh+确定确定M点是点是V4由截止到导通的转折
7、点，也就是脉冲的前沿由截止到导通的转折点，也就是脉冲的前沿加加up的目的是为了确定控制电压的目的是为了确定控制电压uco=0时脉冲的初始相位时脉冲的初始相位pupu 8第8页，本讲稿共27页3.8.1 同步信号为锯齿波的触发电路三相全控桥时的情况:接接感感性性负负载载电电流流连连续续时时，脉脉冲冲初初始始相相位位应应定定在在=90；如如果果是是可可逆逆系系统统，需需要要在在整整流流和和逆逆变变状状态态下下工工作作，要要求求脉脉冲冲的的移移相相范范围围理理论论上上为为180（由由于于考考虑虑 min和和bmin，实实际际一一般般为为120），由由于于锯锯齿齿波波波波形形两两端端的的非非线线性性，
8、因因而而要要求求锯锯齿齿波波的的宽宽度度大大于于180，例例如如240，此此时时，令令uco=0，调调节节up的的大大小小使使产产生生脉脉冲冲的的M点点移移至至锯锯齿齿波波240 的的中中央央（120 处处），对对应于应于=90的位置。的位置。如如uco为为正正值值，M点点就就向向前前移移，控控制制角角 90，晶晶闸闸管管电电路路处处于逆变状态。于逆变状态。9第9页，本讲稿共27页3.8.1 同步信号为锯齿波的触发电路3 同步环节 同步要要求求触触发发脉脉冲冲的的频频率率与与主主电电路路电电源源的的频频率率相相同同且且相相位关系确定位关系确定锯齿波是由开关锯齿波是由开关V2管来控制的管来控制的
9、V2开开关关的的频频率率就就是是锯齿波的频率由由同同步步变变压压器器所所接接的的交交流电压决定流电压决定V2由由导导通通变变截截止止期期间间产产生生锯锯齿齿波波锯齿波起点基基本本就就是是同步电压由正变负的过零点同步电压由正变负的过零点V2截截止止状状态态持持续续的的时时间间就就是是锯齿波的宽度取取决决于于充充电电时间常数时间常数R1C1 10第10页，本讲稿共27页3.8.1 同步信号为锯齿波的触发电路4.双窄脉冲形成环节内双脉冲电路内双脉冲电路V5、V6构成构成“或或”门门当当V5、V6都导通时，都导通时，V7、V8都截止，没有脉冲输出都截止，没有脉冲输出只要只要V5、V6有一个截止，都会使
10、有一个截止，都会使V7、V8导通，有脉冲输出导通，有脉冲输出第一个脉冲由本相触发单元的第一个脉冲由本相触发单元的uco对应的控制角对应的控制角 产生产生隔隔60的第二个脉冲是由滞后的第二个脉冲是由滞后60相位的后一相触发单元产生（相位的后一相触发单元产生（通过V6）三相桥式全控整流电路的情况三相桥式全控整流电路的情况 11第11页，本讲稿共27页3.8.2 集成触发器v可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便v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目前国内常用的有目前国内常
11、用的有KJ系列和系列和KC系列，下面以系列，下面以KJ系列为例系列为例KJ004与分立元件的锯齿波移相触发电路相似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图3-52 KJ004电路原理图 12第12页，本讲稿共27页3.8.2 集成触发器完整的三相全控桥触发电路3个个KJ004集集成成块块和和1个个KJ041集集成成块块，可可形形成成六六路路双双脉脉冲冲，再再由由六六个个晶晶体体管管进进行行脉脉冲冲放放大即可大即可图3-53 三相全控桥整流电路的集成触发电路 13第13页，
12、本讲稿共27页3.8.2 集成触发器KJ041内部是由内部是由12个二极管构成的个二极管构成的6个或门个或门也也有有厂厂家家生生产产了了将将图图3-53全全部部电电路路集集成成的的集集成成块块，但但目目前前应应用还不多。用还不多。模拟与数字触发电路模拟与数字触发电路以以上上触触发发电电路路为为模拟的的，优点：结结构构简简单单、可可靠靠，缺点：易易受受电电网网电电压压影影响响，触触发发脉脉冲冲不不对对称称度度较较高高，可可达达3 4，精度低精度低数字触触发发电电路路：脉脉冲冲对对称称度度很很好好，如如基基于于8位位单单片片机机的的数数字字触发器精度可达触发器精度可达0.71.5 14第14页，本
13、讲稿共27页3.8.3 触发电路的定相触触发发电电路路的的定定相相触触发发电电路路应应保保证证工工作作频频率率与与主主电电路路交交流流电电源源的的频频率率一一致致，每每个个晶晶闸闸管管触触发发脉脉冲冲与与施施加加于于晶晶闸闸管管的的交交流流电电压压保保持固定、正确的相位关系持固定、正确的相位关系措施：同步变压器原边接入为主电路供电的电网，保证频率一致同步变压器原边接入为主电路供电的电网，保证频率一致触发电路定相的关键是确定同步信号与晶闸管阳极电压的关系触发电路定相的关键是确定同步信号与晶闸管阳极电压的关系15第15页，本讲稿共27页图图3-54 三相全控桥中同步电压与主电路电压关三相全控桥中同
14、步电压与主电路电压关系示意图系示意图Ott1t2uaubucu2ua-图图3-54三相全控桥中同步电压与主电路电压关系示意图三相全控桥中同步电压与主电路电压关系示意图16第16页，本讲稿共27页3.8.3 触发电路的定相v三相桥整流器，采用锯齿波同步触发电路时的情况同同步步信信号号负负半半周周的的起起点点对对应应于于锯锯齿齿波波的的起起点点，通通常常使使锯锯齿齿波波的的上上升升段段为为240，上上升升段段起起始始的的30 和和终终了了的的30 线线性性度度不不好好，舍舍去去不不用用，使用中间的使用中间的180。锯齿波的中点与同步信号的。锯齿波的中点与同步信号的300 位置对应位置对应使使Ud=
15、0的的触触发发角角 为为90。当当 90 时时为为逆变工作逆变工作将将=90确确定定为为锯锯齿齿波波的的中中点点，锯锯齿齿波波向向前前向向后后各各有有90 的的移移相相范范围围。于于是是=90与与同同步步电电压压的的300 对对应应，也也就就是是=0与与同同步步电电压压的的210 对对应应。由由图图3-54及及3.2节节关关于于三三相相桥桥的的介介绍绍可可知知，=0 对对应应于于ua的的30 的的位位置置，则则同同步步信信号号的的180 与与ua的的0 对对应应，说说明明VT1的的同步电压应滞后于同步电压应滞后于ua 180 17第17页，本讲稿共27页3.8.3 触发电路的定相变变压压器器接
16、接法法：主主电电路路整整流流变变压压器器为为D,y-11联联结结，同同步步变变压压器器为为D,y-11,5联结联结 图3-55 同步变压器和整流变压器的接法及矢量图 18第18页，本讲稿共27页3.8.3 触发电路的定相表表3-4 三相全控桥各晶闸管的同步电压（采用图三相全控桥各晶闸管的同步电压（采用图3-55变压器接法时）变压器接法时）晶闸管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主电路电压+ua-uc+ub-ua+uc-ub同步电压-usa+usc-usb+usa-usc+usb 19第19页，本讲稿共27页3.8.3 触发电路的定相v为为防防止止电电网网电电压压波波形形畸畸变变对对触触发发电
17、电路路产产生生干干扰扰，可可对对同同步步电电压压进进行行R-C滤滤波波，当当R-C滤滤波波器器滞滞后后角角为为60 时时，同同步步电电压压选选取取结果如表结果如表3-5所示所示表3-5 三相桥各晶闸管的同步电压（有R-C滤波滞后60）晶闸管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主电路电压+ua-uc+ub-ua+uc-ub同步电压+usb-usa+usc-usb+usa-usc 20第20页，本讲稿共27页图图3-50 同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路返回返回 21第21页，本讲稿共27页图图3-51同步同步信号为锯齿信号为锯齿波的触发电波的触发电路的工作波路的工作波形形返回返回 第22页，本讲稿共27页图图3-52 KJ004电路原理图电路原理图返回返回 23第23页，本讲稿共27页图图3-53 三相全控桥整流电路的集成触发电路三相全控桥整流电路的集成触发电路返回返回 第24页，本讲稿共27页图图3-55 同步变压器和整流变压器的接法同步变压器和整流变压器的接法及矢量图及矢量图返回返回-Usab.Uab.+25第25页，本讲稿共27页ue3。R6R7R8v4返回26第26页，本讲稿共27页 1CF 2CF 3CF 6CFX y X y X y X y返回27第27页，本讲稿共27页