电力电子技术-第3章触发电路

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1、2022-5-301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扬州职业大学汽车与电气工程系 * * * *TelTel：* * * *Email:Email:* * * *22022-5-30 绪论绪论第第1 1章电力电子器件章电力电子器件第第2章晶闸管可控整流电路章晶闸管可控整流电路第第3章相控电路驱动控制及保护电路章相控电路驱动控制及保护电路第第4章有源逆变电路章有源逆变电路第第5章无源逆变电路章无源逆变电路第第6章交流调压电路章交流调压电路 第第7章直流变换电路章直流变换电路第第8章电力电子技术的应用章电力电子技术的应用 第第9章电力电子装置的

2、计算章电力电子装置的计算 2022-5-303电力电子技术扬州职业大学 * *第三章第三章 相控电路驱动控制及保护电路相控电路驱动控制及保护电路32022-5-30123对触发电路的要求对触发电路的要求单结晶管触发电路单结晶管触发电路同步锯齿波触发电路同步锯齿波触发电路45集成触发电路集成触发电路触发脉冲的同步及误触发触发脉冲的同步及误触发67晶闸管的过电压保护晶闸管的过电压保护晶闸管的过电流保护晶闸管的过电流保护42022-5-30 要保证用于电力系统或电力设备主电路中的各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，必须针对种开关器件在工作过程中的安全和可靠，

3、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：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。态，减少开关损耗，提高器件工作可靠性。52022-5-30 SCR导通必须的外界条件导通必须的外界条件： 阳极加正向电压，门极加正触发信号。阳极加正向电压，门极加正触发信号。 当当SCR导通后，门极控制信号不再起作用，直到阳导通后，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

4、电流小于维持电流，晶闸管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。才自行关断。 因此，晶闸管的门极驱动电路又称为因此，晶闸管的门极驱动电路又称为触发电路触发电路。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。62022-5-30晶闸管通常采用相位控制方式。一般晶闸管变流电路的控制框图72022-5-30 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

5、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脉冲触发信号信号。 82022-5-30 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。 92022-5-30ADEFGCBA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

6、件均能可靠触发开通，则可以保证合格元件的通用性。D EKBC12GLFA032468GFMIAIGGFMUWPGM15GTIGTUVUG0GTIGTUABCGDIHIJ(a)(b)GDU晶闸管门极伏安特性图(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。102022-5-30D EKBC12GLFA032468GFMIAIGGFMUWPGM15GTIGTUVUG0GTIGTUABCGDIHIJ(a)(b)GDU0HIJ0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

7、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。晶闸管门极伏安特性112022-5-30(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 电流应能上升至擎住电流，保证晶闸管可靠开通。122022-5-30 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

8、的导通时间约为6 s， 故触发脉冲的宽度至少应有6s以上。对于电感性负载，由于电感会抵制电流上升，因而触发脉冲的宽度应更大一些， 通常为0.51 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。 132022-5-30 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触发脉冲与阳极电压同步。 不同的电路

9、或者相同的电路在不同负载、不同用途时，要求的变化范围（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。142022-5-30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 t110s， 宽度 电阻性负载 tW=30s左右 大电感负载 tW=0.51ms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触发导通。触发脉冲应有足够的移相范围。152022-5-30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

10、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。IIMt1t2t3t4图3-1理想触发脉冲波形t1t2脉冲前沿上升时间（1s）t1t3强脉宽度IM强脉冲幅值（3IGT5IGT）t1t4脉冲宽度I脉冲平顶幅值（1.5IGT2IGT）162022-5-30图图3-2 3-2 常见的晶闸管触发电压波形常见的晶闸管触发电压波形 （a a）为为正弦波触发正弦波触发脉冲信号。脉冲信号。 前沿不陡，触发准确性差，仅用在触发要求不高的前沿不陡，触发准确性差，仅用在触发要求不高的 场合；场合；（b b）尖脉冲尖脉冲。 生成较容易，电路简单，用于触发要求不高的场合；生成较容易，电路简单，用

11、于触发要求不高的场合；172022-5-30（c c）矩形脉冲矩形脉冲；（d d）强触发脉冲强触发脉冲。 前沿陡，宽度可变，有强触发功能，适用于大功率前沿陡，宽度可变，有强触发功能，适用于大功率 场合；场合；（e e）双窄脉冲双窄脉冲。 有强触发功能，变压器耦合效率高，用于控制精度有强触发功能，变压器耦合效率高，用于控制精度 较高，感性负载的装置；较高，感性负载的装置；（f f）脉冲列脉冲列。 具有双窄脉冲的优点，应用广泛。具有双窄脉冲的优点，应用广泛。182022-5-30触发电路的种类触发电路的种类分立元件触发电路：简单触发电路 单结管触发电路 正弦波触发电路 锯齿波触发电路集成触发器：