《电力电子技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）晶闸管相控触发电路（3.8.1-3.8.3）

逆变的概念 3逆变产生的条件 L lho vT2 VT2 中-电能A 电能 EN ul uld l10 l120 B USE ot UPE IdIVT vT i ivt tInT EMPD 2 IVT IVT IVT IVT IVT b 单相全波电路的整流 单相全波电路的逆变

a) b) R + - 电能 M 1 0 2 u10 u20 ud id L VT1 VT2 ud u10 u20 u10  O O t t Id i d Ud >EM EM 电能 M R + - 1 0 2 ud i d L VT1 VT2 u u10 d u20 u10 O O t t Id id Ud >EM  EM iVT 1 iVT 2 iVT 1 iVT 2 iVT 1 iVT 2 iVT 2 i d =iVT +iVT 1 2 i d =iVT +iVT 1 2 iVT 1 iVT 2 iVT 1 EM b + - + - |EM|>|Ud| u u 3.逆变产生的条件 逆变的概念 单相全波电路的整流 单相全波电路的逆变

逆变产生的条件 >从上述分析中,可以归纳出产生逆变的条件: (1)外部条件:变流器直流侧应有直流电动势,其极性和晶 闸管导通方向一致,其值大于变流器直流平 均电压。 (2)内部条件:控制角a> 使变流器输出电压U<0 ≯半控桥或有续流二极管的电路,因其整流电压u不能出 现负值,也不允许直流侧出现负极性的电动势,故不能 实现有源逆变。欲实现有源逆变只能采用全控电路

逆变产生的条件 ➢从上述分析中，可以归纳出产生逆变的条件： ⑴外部条件：变流器直流侧应有直流电动势，其极性和晶 闸管导通方向一致，其值大于变流器直流平 均电压。 ⑵内部条件：控制角 , 使变流器输出电压Ud<0。 2    ➢半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压ud不能出 现负值，也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能 实现有源逆变。欲实现有源逆变只能采用全控电路

363逆变失败与最小逆变角的限制 逆变失败(逆变颠覆) 变流器为逆变工作状态时,若发生换相失控,就会导致外接电动 势通过晶闸管形成短路,或者发生输出平均电压和外接电动势顺向串 联形成短路,这种情况称为逆变失败或称为逆变颠覆。 >逆变失败的原因 (1)触发电路工作不可靠,不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲, 如脉冲丢失、脉冲延时等,致使晶闸管不能正常换相。 (2)晶闸管发生故障,该断时不断,或该通时不通 (3)交流电源缺相或突然消失。 (4)换相的裕量角不足,引起换相失败

3.6.3 逆变失败与最小逆变角的限制 ➢ 逆变失败（逆变颠覆） 变流器为逆变工作状态时，若发生换相失控，就会导致外接电动 势通过晶闸管形成短路，或者发生输出平均电压和外接电动势顺向串 联形成短路，这种情况称为逆变失败或称为逆变颠覆。 （1）触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲， 如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。 （2）晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。 （3）交流电源缺相或突然消失。 （4）换相的裕量角不足，引起换相失败。 ➢逆变失败的原因

3.8晶闸管相控触发电路 3.8.1对相控触发电路的基本要求 3.8.2控制角a的移相控制方法 38.3相控触发电路的同步方式及输出 384单结晶体管移相触发电路 3.8.5垂直移相相控触发电路举例

3.8 晶闸管相控触发电路 3.8.1 对相控触发电路的基本要求 3.8.2 控制角a 的移相控制方法 3.8.3 相控触发电路的同步方式及输出 3.8.4 单结晶体管移相触发电路 3.8.5 垂直移相相控触发电路举例

晶闸管相控触发电路 晶闸管门极驱动电路也称为触发电路; ≯晶闸管通常采用相位控制方式。 电源 变流电路 负载 触发信号 同步电路|训驱动电路 反馈信号 移相 同步信{控制电路相位控制电路 控制信号 给定信号 般晶闸管变流电路的控制框图

晶闸管相控触发电路 ➢晶闸管门极驱动电路也称为触发电路； ➢晶闸管通常采用相位控制方式。 电 源 变流电路 负载 控制电路 同步电路 驱动电路 移 相 同步信号 控制电路 相 位 控制信号 给定信号 反馈信号 触发信号 一般晶闸管变流电路的控制框图

晶闸管相控触发电路 电源 变流电路 负载 ◆控制电路:综合系 触发信号 统信息进行处理,产 生和负载所需电压相 同步电路|驱动电路 适应的相位控制信号。 反馈信号◆同步电路:获得与 交流源同步的正弦交 移相 控制电路 流信号,确定各元件自 同步信引控制电路|相位 1控制信号 给定信号然换相点和移相范围。 ◆移相控制电路:由相位控制信号和同步信号结合,产生移相 脉冲信号。 ◆驱动电路:移相脉冲信号进行整形处理,产生所需的触发脉冲信号。 同时有隔离电路:通常采用脉冲变压器,光电耦合器和光导纤维

晶闸管相控触发电路 电 源 变流电路 负载 控制电路 同步电路 驱动电路 移 相 同步信号 控制电路 相 位 控制信号 给定信号 反馈信号 触发信号 ◆控制电路：综合系 统信息进行处理，产 生和负载所需电压相 适应的相位控制信号。 ◆同步电路：获得与 交流源同步的正弦交 流信号,确定各元件自 然换相点和移相范围。 ◆驱动电路：移相脉冲信号进行整形处理,产生所需的触发脉冲信号。 ◆移相控制电路：由相位控制信号和同步信号结合，产生移相 脉冲信号。 同时有隔离电路：通常采用脉冲变压器，光电耦合器和光导纤维

3.8.1对相控触发电路的基本要求 I。A 晶闸管的门极伏安特性 GFM G 4图a为订极伏安特性区域,0为低阻特性, 0G为高阻特性。图(b)为图(a)中0ABC0的放 大图形 FLsw 0HI0区域为不触发区:当晶闸管门极施 F 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。 0 24068UmU/V (a ABCJIHA区域为不可靠触发区:当晶 B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, D 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

3.8.1 对相控触发电路的基本要求 一.晶闸管的门极伏安特性 D E K B C 1 2 G L F A 0 3 2 4 6 8 GFM I I G A UGFM PGM =15W GT I UGT UG V 0 GT I UGT A B C GD I H I J (a) (b) UGD 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。 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。 K G A

对相控触发电路的基本要求 I G/a GEM 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 GMF F 门极触发电流lω: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, G 使晶闸管从阻断状态到导通状态所需要的 024m68mU/最小门极直流电流。一般为几十到几百毫 A B 女 门极触发电压Uω:指与门极触发电流 C 相对应的门极直流电压 0 般为l~5 晶闸管门极伏安特性

对相控触发电路的基本要求 D E K B C 1 2 G L F A 0 3 2 4 6 8 GFM I I G A UGFM PGM =15W GT I UGT UG V 0 GT I UGT A B C GD I H I J (a) (b) UGD 晶闸管门极伏安特性 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。 GT I ：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 门极触发电流 几百毫 安。 1 ~ 5 GT V U V ：指与门极触发电流 相对应的门极直流电压 门极触发电压 ， 一般为

二.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和幅度,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。 通常晶闸管开通时间需要6s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20~504s 电感性负载脉冲宽度最好不小于1004s,一般取1ms 触发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60°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7K酝左右。 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裝置, 应采用强触发脉冲

二.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和幅度，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。 6 20 ~ 50 ; 100 1 s s s s ms     通常晶闸管开通时间需要 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 电感性负载脉冲宽度最好不小于 ，一般取 。 触发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。 也可以用脉冲列组成宽脉冲或双窄脉冲，脉冲列的频率 左右。 对于三相桥式全控变流电路，应采用脉冲宽度大于 的宽脉冲或双窄脉冲， 7KHz 600 应采用强触发脉冲。 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

晶闸管相控触发电路 ●正弦波 ●尖脉冲 脉冲列 方波 ●强触发脉冲 常见的触发脉冲电压波形 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YT 脉冲

常见的触发脉冲电压波形 晶闸管相控触发电路 R C R C VT1 VT2 RP RP 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。 ⚫正弦波 ⚫尖脉冲 ⚫方波 ⚫强触发脉冲 ⚫脉冲列