第三章 门极触发电路2008
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第三章晶闸管的触发电路
2)电容的相对误差应小于5％，当频率为50Hz时，电容可取0.15μF 左右，当频率较高时，为保证电容积分幅值，电容应减小。
3)电路的半控／全控控制端，使用时不要悬空。
4)MC787／MC788可方便地用于普通晶闸管、双向晶闸管、门 极关断晶闸管、非对称晶闸管的电力电子设备中作移相触发脉 冲形成电路。改变CX，它还可用于GTR、电力MOSFET、IGBT或 MCT的电力电子设备中。
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图3-16 三相全控桥电路及触发脉冲 图3-17 输出脉冲程序流程图
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电路工作时，设α1为触发延迟角，即第一对脉冲距离同
步参考点的电角度，后面每隔60°发一对脉冲，共发6对。 各脉冲位置与时间关系如图3-16b所示，设
图3-9 实现双脉冲连接的示意图
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第三节 集成触发电路
一、KC04、KC41C组成的三相集成触发电路 如图3-10所示，由三块KC04与一块KC41C外加少量分 立元器件，可以组成三相全控桥的集成触发电路，它 比分立元器件电路要简单得多。
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图3-6 带输出脉冲变压器的单结晶体管触发电路
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第二节 同步电压为锯齿波的触发电路
一、锯齿波同步触发电路组成 图3-7为锯齿波同步触发电路，该电路由以下五个基本
环节组成：①同步环节。②锯齿 波形成及脉冲移相环节。 ③脉冲形成、放大和输出环节。④双脉冲形成环节。⑤强 触发环节。
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用MC787和MC788组成的三相触发电路原理图
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3)电路的半控／全控控制端，使用时不要悬空。
4)MC787／MC788可方便地用于普通晶闸管、双向晶闸管、门 极关断晶闸管、非对称晶闸管的电力电子设备中作移相触发脉 冲形成电路。改变CX，它还可用于GTR、电力MOSFET、IGBT或 MCT的电力电子设备中。
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图3-16 三相全控桥电路及触发脉冲 图3-17 输出脉冲程序流程图
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电路工作时，设α1为触发延迟角，即第一对脉冲距离同
步参考点的电角度，后面每隔60°发一对脉冲，共发6对。 各脉冲位置与时间关系如图3-16b所示，设
图3-9 实现双脉冲连接的示意图
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第三节 集成触发电路
一、KC04、KC41C组成的三相集成触发电路 如图3-10所示，由三块KC04与一块KC41C外加少量分 立元器件，可以组成三相全控桥的集成触发电路，它 比分立元器件电路要简单得多。
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图3-6 带输出脉冲变压器的单结晶体管触发电路
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第二节 同步电压为锯齿波的触发电路
一、锯齿波同步触发电路组成 图3-7为锯齿波同步触发电路，该电路由以下五个基本
环节组成：①同步环节。②锯齿 波形成及脉冲移相环节。 ③脉冲形成、放大和输出环节。④双脉冲形成环节。⑤强 触发环节。
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用MC787和MC788组成的三相触发电路原理图
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单相全桥逆变电路毕业设计
2008级应用电子技术毕业设计报告设计题目单相电压型全桥逆变电路设计姓名及学号学院专业应用电子技术班级2008级3班指导教师老师2011年05月1日题目：单相电压型全桥逆变电路设计目录第一章绪论1.1整流技术的发展概况 (4)第二章设计方案及其原理2.1电压型逆变器的原理图 (5)2.2电压型单相全桥逆变电路 (6)第三章仿真概念及其原理简述3.1 系统仿真概述 (6)3.2 整流电路的概述 (8)3.3 有源逆变的概述 (8)3.4逆变失败原因及消除方法 (9)第四章参数计算4.1实验电路原理及结果图 (10)第五章心得与总结 (14)参考文献 (15)第一章绪论1.1整流技术的发展概况正电路广泛应用于工业中。
整流与逆变一直都是电力电子技术的热点之一。
桥式整流是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。
常用来将交流电转化为直流电。
从整流状态变到有源逆变状态，对于特定的实验电路需要恰到好处的时机和条件。
基本原理和方法已成熟十几年了，随着我国交直流变换器市场迅猛发展，与之相应的核型技术应用于发展比较将成为业内企业关注的焦点。
目前，整流设备的发展具有下列特点：传统的相控整流设备已经被先进的高频开关整流设备所取代。
系统的设计已经由固定式演化成模块化，以适应各种等级、各种模块通信设备的要求。
加上阀控式密封铅酸蓄电池的广泛应用，为分散供电创造了条件。
从而大大提高了通信网运行可靠和通信质量。
高频开关整流器采用模块化设计、N1配置和热插拨技术，方便了系统的扩展，有利于设备的维护。
由于整流设备和配电设备等配备了微机监控器，使系统设备具有了智能化管理功能和故障保护及自保护功能。
新旗舰、新技术、新材料的应用，使高频开关整流器跃上了一个新台阶。
第二章 设计方案及其原理2.1电压型逆变器的原理图原理框图等效图及其输出波形当开关S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压u o 为正； 当开关S1、S4断开，S2、S3闭合时，u o 为负，如此交替进行下去，就在负载上得到了由直流电变换的交流电，u o 的波形如上图 (b)所示。
晶闸管对触发电路的要求
第三章 晶闸管对触发电路的要 求与简单的触发电路
扬州工业职业技术学院 电子系 范丛山
晶闸管是单向可控器件，晶闸管承受正 向阳极电压的同时，门极还要加上适当的触 发电压才能由阻断转入导通状态。改变触发 脉冲的输出的时间，即可以改变控制角的大 小，从而达到改变输出直流平均电压的目的。
一、晶闸管对触发电路的要求 触发信号可以使交流、直流或脉冲，脉冲信号 只能在门极为正、阴极为负时起作用。触发信号的 电压波形有多种形式。 1、触发信号应有足够的功率（电压与电流） 触发电路输出的触发电压和触发电流，应大于 晶闸管的门极触发电压和门极触发电流。在触发信 号为脉冲形式时，只要触发功率不超过规定值，触 发电压、电流的幅值在短时间内可大大超过额定值。
（四）双脉冲形成环节 对于三相全控桥整流电路要求触发脉冲必须采 用宽脉冲或双脉冲，此电路可实现双脉冲输出，相 邻两个脉冲的间隔为60。
（五）强触发及脉冲封锁环节 晶闸管采用强触发可缩短开通时间，提高晶闸 管承受电流上升率的能力，有利于改善串并联元件 的动态均压与均流，增加触发可靠性。
五、触发脉冲与主电路电压的同步
（一）同步环节 同步环节由同步变压器Ts、晶体管VT2、VD1、VD2、 R1以及C1等组成。在锯齿波触发电路中，同步就是要求锯 齿波的频率与主回路电源频率相同。锯齿波是由开关管VT2 控制的，VT2有截止变为导通期间产生锯齿波，VT2截止持 续时间就是锯齿波的宽度，VT2开关的频率就是锯齿波的频 率。要使触发脉冲与主回路电源同步，必须使VT2开关频率 与主回路电源频率达到同步。
2、触发脉冲要具有一定的宽度，前沿要陡 触发脉冲的宽度一般应保证晶闸管阳极电流在 触发脉冲消失前达到擎住电流，使晶闸管能保持通 态，这是最小的允许宽度。 3、触发脉冲的移相范围应能满足变流装置的要求 触发脉冲的移相范围与主电路形式、负载性质 及变流装置的用途有关。如三相半波电阻性负载时， 要求移相范围为150，而三相桥式全控电阻性负载 要求移相范围为120。 4、触发脉冲与主回路电源电压必须同步 为了使晶闸管在每一周期都能重复在相同的相位 上触发，保证变流装置的品质和可靠性，触发电路 的同步电压与主回路电源电压必须保持某种固定的 相位关系。
扬州工业职业技术学院 电子系 范丛山
晶闸管是单向可控器件，晶闸管承受正 向阳极电压的同时，门极还要加上适当的触 发电压才能由阻断转入导通状态。改变触发 脉冲的输出的时间，即可以改变控制角的大 小，从而达到改变输出直流平均电压的目的。
一、晶闸管对触发电路的要求 触发信号可以使交流、直流或脉冲，脉冲信号 只能在门极为正、阴极为负时起作用。触发信号的 电压波形有多种形式。 1、触发信号应有足够的功率（电压与电流） 触发电路输出的触发电压和触发电流，应大于 晶闸管的门极触发电压和门极触发电流。在触发信 号为脉冲形式时，只要触发功率不超过规定值，触 发电压、电流的幅值在短时间内可大大超过额定值。
（四）双脉冲形成环节 对于三相全控桥整流电路要求触发脉冲必须采 用宽脉冲或双脉冲，此电路可实现双脉冲输出，相 邻两个脉冲的间隔为60。
（五）强触发及脉冲封锁环节 晶闸管采用强触发可缩短开通时间，提高晶闸 管承受电流上升率的能力，有利于改善串并联元件 的动态均压与均流，增加触发可靠性。
五、触发脉冲与主电路电压的同步
（一）同步环节 同步环节由同步变压器Ts、晶体管VT2、VD1、VD2、 R1以及C1等组成。在锯齿波触发电路中，同步就是要求锯 齿波的频率与主回路电源频率相同。锯齿波是由开关管VT2 控制的，VT2有截止变为导通期间产生锯齿波，VT2截止持 续时间就是锯齿波的宽度，VT2开关的频率就是锯齿波的频 率。要使触发脉冲与主回路电源同步，必须使VT2开关频率 与主回路电源频率达到同步。
2、触发脉冲要具有一定的宽度，前沿要陡 触发脉冲的宽度一般应保证晶闸管阳极电流在 触发脉冲消失前达到擎住电流，使晶闸管能保持通 态，这是最小的允许宽度。 3、触发脉冲的移相范围应能满足变流装置的要求 触发脉冲的移相范围与主电路形式、负载性质 及变流装置的用途有关。如三相半波电阻性负载时， 要求移相范围为150，而三相桥式全控电阻性负载 要求移相范围为120。 4、触发脉冲与主回路电源电压必须同步 为了使晶闸管在每一周期都能重复在相同的相位 上触发，保证变流装置的品质和可靠性，触发电路 的同步电压与主回路电源电压必须保持某种固定的 相位关系。
3触发电路
18
晶闸管触发电路的应用实例
自动生产线运行监控电路
19
晶闸管触发电路的应用实例
枪式电钻调速电路
20
晶闸管触发电路的应用实例
单相交流调压电路（调光、调温）
21
第3章 晶闸管的触发电路
3.1 概述 3.2 简易触发电路 3.3 单结晶体管触发电路 3.4 集成触发电路 3.5 触发脉冲与主电路电压的同步 本章小结
5
3.2 简易触发电路
由电阻、二极管、电容等元件组成的触发电路。
u i
u2 ig
ud
IG
0
α
π
ωt
ig≈u2/R
当ig>IG时
晶闸管导通
6
3.2 简易触发电路
由电阻、二极管、电容等元件组成的触发电路
u i
u2 ig
ud
IG
0
α
π
ωt
ig≈u2/R 如将可调电阻R值减小
当ig>IG时
晶闸管导通
7
3.2 简易触发电路
29
第3章 晶闸管的触发电路
3.1 概述 3.2 简易触发电路 3.3 单结晶体管触发电路 3.4 集成触发电路 3.5 触发脉冲与主电路电压的同步 本章小结
30
3.5 触发脉冲与主电路电压的同步
一、同步的基本概念
要使晶闸管装置得到稳定的输出，必须保持各周期中控制 角α不变，即要求各晶闸管均具有相同的控制角。为了达到这个 目的，触发脉冲和主电压之间必须保持频率一致和固定的相位 关系。 反映主电压频率和相位的信号可以从加在晶闸管装置上的电源 电压获得，让它作用于触发电路，使所产生的触发脉冲能同步地 触发晶闸管。这种包含主电压频率和相位信息的正弦交流信号us 称为同步电压。 注意：要实现同步，主电压与同步电压必须接在同一电源上。
晶闸管的门极触发电路
晶闸管的门极触发电路在由晶闸管构成的整流电路中，晶闸管门极触发电路的作用通常是根据直流控制电压的大小决定触发角a的大小，从而起到调节整流输出电压的作用。
因为不同的触发角对应于不同的电源电压的相位，改变触发角即是移动触发脉冲所对应的相位，因此晶闸管的门极触发电路通常都是通过移相的方法来实现的。
<?XML:NAMESPACE PREFIX = O />垂直移相原理在晶闸管移相触发电路中，一般都把同步电压与直流控制电压叠加起来，用改变直流控制电压的大小来改变触发电路翻转的时刻，即触发脉冲的输出时刻，以达到移相的目的，这种移相方法称为垂直移相。
采用垂直移相时，其信号叠加的方法可以分为串联与并联两种，如图1（a）（b）所示。
图1串联垂直移相方法是将各信号的电压通过串联方式综合，从而作为晶体管的基极控制信号。
当串联信号电压过零时，晶体管状态翻转，这一瞬间就是产生触发，产的时刻。
因此触发时刻由同步信号与控制电压的交点决定，当控制电压垂直移动时，交点所对应的相位在水平变化，达到移相的目的。
如图1（c）所示。
在串联移相方法中，各输入信号相互影响较小，但要求各信号源的内阻要小，且各信号源必须是独立的，不能有公共接地点，因此实现起来比较麻烦。
并联垂直移相方法是对各信号的电流进行综合，实现比较方便。
但为了在调整时互不影响，信号源必须具有较大的内阻，因此要求输入信号有一定功率，以保证综合后的精度。
目前应用较普遍的是并联移相方式。
正弦波同步触发电路图2是常用的同步电压为正弦波的移相触发电路，一个周期能发出一个脉冲，适用于三相全控桥式电路，或用于大电感负载时的可控整流电路。
图2上图所示的同步电压为正弦波的触发移相电路共由四个环节组成：同步移相环节、脉冲形成环节、功率放大环节、脉冲输出环节。
同步移相环节的作用是使触发脉冲与主电路中各晶闸管的阳极电压建立一定的相位关系。
通过同步电压与直流控制电压的交点的改变决定不同的触发脉冲起始时刻。
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
《门电路和触发器》课件
门电路是实现逻辑运算的基本单元，如与门、或门、非门等，它们 可以组合起来实现复杂的逻辑功能。
组合逻辑电路
利用门电路可以构建各种组合逻辑电路，如编码器、译码器、比较 器等，这些电路在计算机、通信、控制等领域有广泛应用。
数字系统
门电路是构成数字系统的基本元件，如计算机中的CPU、内存、总线 等都离不开门电路的应用。
它由逻辑门电路组成，具有两个稳定 状态，可以在外部信号的作用下进行 状态的翻转。
触发器的分类
根据逻辑功能的不同，触发器可以分 为RS触发器、D触发器、JK触发器和 T触发器等类型。
根据电路结构的不同，触发器可以分 为基本型触发器和钟控型触发器两类 。
触发器的作用
触发器可以作为存储 元件，用于存储二进 制信号状态。
在时钟脉冲的上升沿或 下降沿到来时，D触发 器的输出状态会根据输 入信号D的状态发生改 变。
特点
D触发器具有存储数据 的功能，因此在寄存器 和计数器等数字电路中 得到广泛应用。
JK触发器
功能描述
JK触发器也称为双输入边沿触发 器，具有置位、复位、翻转和非 翻转四个工作状态。当J和K输入 端都为0时，输出端为0；当J和K 输入端都为1时，输出端为1；当J 和K输入端分别为0和1时，输出 端状态会发生翻转。
02 当输入信号为高电平时，输出信号为低电平；当 输入信号为低电平时，输出信号为高电平。
03 NOT门电路常用于实现信号的反向传输和存储等 功能。
NAND门电路
01
NAND门电路是一种逻辑门电路，其功能是实现逻辑
与非运算。
02
当输入信号全部为高电平时，输出信号为低电平；否
则，输出信号为高电平。
03
工作原理
当置位或复位信号来到时，触发器会根据输入信号的状态改变输出状态，并保持不变直到 另一个信号到来。
组合逻辑电路
利用门电路可以构建各种组合逻辑电路，如编码器、译码器、比较 器等，这些电路在计算机、通信、控制等领域有广泛应用。
数字系统
门电路是构成数字系统的基本元件，如计算机中的CPU、内存、总线 等都离不开门电路的应用。
它由逻辑门电路组成，具有两个稳定 状态，可以在外部信号的作用下进行 状态的翻转。
触发器的分类
根据逻辑功能的不同，触发器可以分 为RS触发器、D触发器、JK触发器和 T触发器等类型。
根据电路结构的不同，触发器可以分 为基本型触发器和钟控型触发器两类 。
触发器的作用
触发器可以作为存储 元件，用于存储二进 制信号状态。
在时钟脉冲的上升沿或 下降沿到来时，D触发 器的输出状态会根据输 入信号D的状态发生改 变。
特点
D触发器具有存储数据 的功能，因此在寄存器 和计数器等数字电路中 得到广泛应用。
JK触发器
功能描述
JK触发器也称为双输入边沿触发 器，具有置位、复位、翻转和非 翻转四个工作状态。当J和K输入 端都为0时，输出端为0；当J和K 输入端都为1时，输出端为1；当J 和K输入端分别为0和1时，输出 端状态会发生翻转。
02 当输入信号为高电平时，输出信号为低电平；当 输入信号为低电平时，输出信号为高电平。
03 NOT门电路常用于实现信号的反向传输和存储等 功能。
NAND门电路
01
NAND门电路是一种逻辑门电路，其功能是实现逻辑
与非运算。
02
当输入信号全部为高电平时，输出信号为低电平；否
则，输出信号为高电平。
03
工作原理
当置位或复位信号来到时，触发器会根据输入信号的状态改变输出状态，并保持不变直到 另一个信号到来。
电气工程概论-第三章(修改)
二者同根同源。
电气工程概论
第三章电力电子技术
与电力学（电气工程）的关系
电力电子技术广泛用于电气工程中
高压直流输电 电力机车牵引 静止无功补偿 交直流电力传动
电解、电镀、电加热、高性能交直流电源
国内外均把电力电子技术归为电气工程学科的一个分支。
电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个分支。
电气工程概论
电气工程概论
第三章电力电子技术
第三章
电力电子技术
电力电子技术：使用电力电子器件对电能进行变 换和控制的技术，即应用于电力领域的电子技术。
器 静止
件
1974年，美国的W. Newell用倒三角对 电力电子技术进行 了描述，被全世界 普遍接受。
电子学
路 、 器
电力学
电力 电子技术
连续、离散
机 转电 、旋
电气工程概论
3.1 功率半导体器件
（三）晶闸管的主要参数
2. 电流参数
（1）通态平均电流IT(AV)
选用晶闸管时应根据有效电流相等的原则来确定晶闸管的额定电流。选用 晶闸管的额定电流IT(AV)应使其对应有效值电流为实际流过电流有效值的1.5~2倍。
（般为几十到几百毫安。
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、电压源型逆变电路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 PN 结，其符号如图 3-3(a) 所示。 一般情况下，200A以下的管芯采用螺旋式(图3-3(b) )，以上则采 用平板式(图3-3(c) )。
电气工程概论
3.1 功率半导体器件
电气工程概论
第三章电力电子技术
与电力学（电气工程）的关系
电力电子技术广泛用于电气工程中
高压直流输电 电力机车牵引 静止无功补偿 交直流电力传动
电解、电镀、电加热、高性能交直流电源
国内外均把电力电子技术归为电气工程学科的一个分支。
电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个分支。
电气工程概论
电气工程概论
第三章电力电子技术
第三章
电力电子技术
电力电子技术：使用电力电子器件对电能进行变 换和控制的技术，即应用于电力领域的电子技术。
器 静止
件
1974年，美国的W. Newell用倒三角对 电力电子技术进行 了描述，被全世界 普遍接受。
电子学
路 、 器
电力学
电力 电子技术
连续、离散
机 转电 、旋
电气工程概论
3.1 功率半导体器件
（三）晶闸管的主要参数
2. 电流参数
（1）通态平均电流IT(AV)
选用晶闸管时应根据有效电流相等的原则来确定晶闸管的额定电流。选用 晶闸管的额定电流IT(AV)应使其对应有效值电流为实际流过电流有效值的1.5~2倍。
（般为几十到几百毫安。
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、电压源型逆变电路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 PN 结，其符号如图 3-3(a) 所示。 一般情况下，200A以下的管芯采用螺旋式(图3-3(b) )，以上则采 用平板式(图3-3(c) )。
电气工程概论
3.1 功率半导体器件
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• 概念：
– 门极信号的种类 – 对门极信号的要求 – 门极触发电路的构成
• • • • • • • • •
触发器的定相 集成触发器的应用 数字触发器 了解几个触发器，以及它们怎样实现，进行实验观察。 应用方面： 集成触发器 数字触发器 其他较少，老，少工厂采用分立元件触发器 习题反映了重点，独立完成，反映自己的能力与水平 习题： P92 3.2 3.6
– 同步和移相：
• 与主电路同步并有一定的移相范围
– 不超过门极电压、电流定额，且在可靠触发区域之内 – 应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离
安徽师范大学智能控制技术实验室
3.2 单结晶体管触发电路
相控电路：
晶闸管可控整流电路，通过控制触发角a的大小即控制触发 脉冲起始相位来控制输出电压大小。 采用晶闸管相控方式时的交流电力变换电路和交交变频电路。
– 单相半控桥式整流电路
动画演 示
安徽师范大学智能控制技术实验室
3.3 晶体管触发电路
• 大、中功率的变流器广泛应用的是晶体 管触发电路，其中以同步信号为锯齿波 的触发电路应用最多。
安徽师范大学智能控制技术实验室
3.3. 锯齿波触发电路
输出可为双窄脉冲（适用于有两个晶闸管同时导通 的电路），也可为单窄脉冲。 三个基本环节：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成 和脉冲移相、同步环节。此外，还有强触发和双窄 脉冲形成环节。 输出脉冲波形 p85
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图2-54 同步信号为锯齿波的触发电路
3.3. 锯齿波触发电路
R15
1. 脉冲形成环节
+15V
VD 11~VD 14 220V RP2 VS R3 V1 I1c R4 V2 C1 R2 V3 C2 R5 R7 R8 up RP1 uco -15V X Y -15V 36V
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晶闸管的触发电路要求
• 作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时 刻由阻断转为导通 • 广义上讲，还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路 • 晶闸管触发电路应满足下列要求：
– 形状要求：
• 触发脉冲应有足够的幅度和功率 • 触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通（结合擎住电流的概念） • 脉冲前沿要陡
相控电路的驱动控制
为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角a的大 小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。
晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。
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3.2 单结晶体管触发电路
• 单结晶体管UJT
动画演 示
• 单结晶体管脉冲形成电路 • 用电位控制移相的单结晶体管触发电路
3.6
触发电路的定相
• 触发器的定相方法：
– 根据触发器特性，分析触发器输出脉冲相对于它的同 步电压相位关系，，即找出触发延迟角从0度到最大角 相对于同步电压的相位区间。 – 根据主电路图，以主电路中任一只晶闸管（一般以编 号为1）为例，分析晶闸管最小和最大触发延时角向对 于主电路交流电压的相位区间。 – 确定主变压器和同步变压器的连接组以保证满足上述 同步电压与主电路交流电压的相位差，确定其中一只 触发器的同步电压及触发器输出，其余触发器的同步 电压可以类推，以完成触发器定相（三相变压器的连 接组见图3.13） – 三相全控桥锯齿波出发电路的定相（例3.1）p95－96
至VT 1 至VT 2 至VT 3 至VT 4 至VT 5 至VT 6
图3-57 三相全控桥整流电路的集成触发电路
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3.4.
集成触发器
KJ041内部是由12个二极管构成的6个或门。
也有厂家生产了将图3-57全部电路集成的集
成块，但目前应用还不多。
外双脉冲电路：P89－图3. 6
C7 + C 6 VD 7 B VD 15 TP VD 8 +15V
V4、V5 —脉冲形成 V7、V8 — 脉冲放大 控制电压uco加在V4 基极上
TS R
R9 A VD 4 R6
R11 C3
R12 R13 V5
R14 VD 9 C5 V7 R16
R18
R1
R10 V4 R17 C3 VD 10 V6
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§3小结：
• 用于晶闸管可控整流电路等相控电路的驱 动控制，即晶闸管的触发电路。重点熟悉 锯齿波移相的触发电路的原理，了解集成 触发芯片及其组成的三相桥式全控整流电 路的触发电路，建立同步的概念，掌握同 步电压信号的选取方法。
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小结—思考题：
up R3 R9
9 10 11 12 13 14 15 16
R6 C3
C4
C1
C2
C6
KJ004
KJ004
KJ004
C7 +15V
R10 C8
R11 C9
R12
(1~ 6脚为6路单脉冲输入)
1 2 3 4 5 6 7 8
KJ041 (15~10 脚为6路双脉冲输出)
16 15 14 13 12 11 10 9
同步电压
-usa
+usc
-usb
+usa
-usc
+usb
为防止电网电压波形畸变对触发电路产生干扰，可对同 步电压进行R-C滤波，当R-C滤波器滞后角为60时，同 步电压选取结果如表2-5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 主电路电压 同步电压 VT1 +ua +usb VT2 -uc -usa VT3 +ub +usc VT4 -ua -usb VT5 +uc +usa VT6 -ub -usc
第三章 门极触发电路
一. 二. 三. 四. 五. 六. 概述 单结晶体管触发电路 同步信号为锯齿波的触发电路 集成触发器 数字触发器 触发器的定相
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3.1 概述
• 门极触发电路 • 晶闸管对门极触发电路的要求
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门极触发电路种类
• 直流信号 • 交流信号 • 脉冲信号
动画演 示
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3.5 数字触发器
模拟与数字触发电路
以上触发电路为模拟的，
优点：结构简单、可靠； 缺点：易受电网电压影响，触 发脉冲不对 称 度较高 ， 可 达 3~4，精度低。
3.5.1 硬件构成 的数字触发器 (p91图3.7) 3.5.2 微机数字 触发器（p92 图3.9）
同步 —— 要求触发脉冲的频率与主电路电源的频率相 同且相位关系确定。 锯齿波是由开关V2管来控制的。
V2开关的频率就是锯齿波的频率——由同步变压器所接的交流 电压决定。 V2由导通变截止期间产生锯齿波——锯齿波起点基本就是同步 电压由正变负的过零点。 V2截止状态持续的时间就是锯齿波的宽度——取决于充电时间
2. 锯齿波的形成和脉冲移相环节
锯齿波电压形成的方案较多，如采用自举式电 路、恒流源电路等；本电路采用恒流源电路。
图3-54 同步信号为锯齿波的触发电路
恒流源电路方案，由V1、V2、V3和C2等元件组成
V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路
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3.3. 锯齿波触发电路
3. 同步环节
VD5VD4
VD6
VD3
R20 8 RP4 us 7
VS 6 R16
R18 VS 7 V8 R17
V7
VD 7 VS 8 R20 14 +15V
VS 9 V12 R22
V14 R21 V13 V15
V16 15
5 +15V R23
动画演 示
图 3-14 KJ004电路原理图 安徽师范大学智能控制技术实验室
VD 6
VD 1 Q uts
VD 2
V8 VD 5
动画 演示
接封锁信号
图3-54 同步信号为锯齿波的触发电路
脉冲前沿由V4导通时刻确定，脉冲宽度与反向充电回路时间 常数R11C3有关。
电路的触发脉冲由脉冲变压器TP二次侧输出，其一次绕组接 在V8集电极电路中。 安徽师范大学智能控制技术实验室
3.3. 锯齿波触发电路
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3.6
措施：
触发电路的定相
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。
u2 ua ub uc
O t1
t2
t
三相全控桥中同步电压与主电路电压关系示意图
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-u a
3.6
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3.4.
集成触发器
可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。 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。
KJ004
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。
R12 R1 R 3 R4 R6 R 7 R 8 VS 1 VS 2 VS 3 V1 VS 4 R5 V4 V18 V19 V5 VD 1 V2 R2 V3 VS 5 3 RP1 R24 ub 4 C1 R26 R25 uco R27 9 11 C2 12 13 R28 R10 V20 R19 V6 R13 R11 R14 V17 VD 2 R15 V9 V10 V11 1 16 +15V
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常数R1C1。
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3.3. 锯齿波触发电路
4. 双窄脉冲形成环节
– 门极信号的种类 – 对门极信号的要求 – 门极触发电路的构成
• • • • • • • • •
触发器的定相 集成触发器的应用 数字触发器 了解几个触发器，以及它们怎样实现，进行实验观察。 应用方面： 集成触发器 数字触发器 其他较少，老，少工厂采用分立元件触发器 习题反映了重点，独立完成，反映自己的能力与水平 习题： P92 3.2 3.6
– 同步和移相：
• 与主电路同步并有一定的移相范围
– 不超过门极电压、电流定额，且在可靠触发区域之内 – 应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离
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3.2 单结晶体管触发电路
相控电路：
晶闸管可控整流电路，通过控制触发角a的大小即控制触发 脉冲起始相位来控制输出电压大小。 采用晶闸管相控方式时的交流电力变换电路和交交变频电路。
– 单相半控桥式整流电路
动画演 示
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3.3 晶体管触发电路
• 大、中功率的变流器广泛应用的是晶体 管触发电路，其中以同步信号为锯齿波 的触发电路应用最多。
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3.3. 锯齿波触发电路
输出可为双窄脉冲（适用于有两个晶闸管同时导通 的电路），也可为单窄脉冲。 三个基本环节：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成 和脉冲移相、同步环节。此外，还有强触发和双窄 脉冲形成环节。 输出脉冲波形 p85
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图2-54 同步信号为锯齿波的触发电路
3.3. 锯齿波触发电路
R15
1. 脉冲形成环节
+15V
VD 11~VD 14 220V RP2 VS R3 V1 I1c R4 V2 C1 R2 V3 C2 R5 R7 R8 up RP1 uco -15V X Y -15V 36V
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晶闸管的触发电路要求
• 作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时 刻由阻断转为导通 • 广义上讲，还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路 • 晶闸管触发电路应满足下列要求：
– 形状要求：
• 触发脉冲应有足够的幅度和功率 • 触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通（结合擎住电流的概念） • 脉冲前沿要陡
相控电路的驱动控制
为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角a的大 小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。
晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。
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3.2 单结晶体管触发电路
• 单结晶体管UJT
动画演 示
• 单结晶体管脉冲形成电路 • 用电位控制移相的单结晶体管触发电路
3.6
触发电路的定相
• 触发器的定相方法：
– 根据触发器特性，分析触发器输出脉冲相对于它的同 步电压相位关系，，即找出触发延迟角从0度到最大角 相对于同步电压的相位区间。 – 根据主电路图，以主电路中任一只晶闸管（一般以编 号为1）为例，分析晶闸管最小和最大触发延时角向对 于主电路交流电压的相位区间。 – 确定主变压器和同步变压器的连接组以保证满足上述 同步电压与主电路交流电压的相位差，确定其中一只 触发器的同步电压及触发器输出，其余触发器的同步 电压可以类推，以完成触发器定相（三相变压器的连 接组见图3.13） – 三相全控桥锯齿波出发电路的定相（例3.1）p95－96
至VT 1 至VT 2 至VT 3 至VT 4 至VT 5 至VT 6
图3-57 三相全控桥整流电路的集成触发电路
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3.4.
集成触发器
KJ041内部是由12个二极管构成的6个或门。
也有厂家生产了将图3-57全部电路集成的集
成块，但目前应用还不多。
外双脉冲电路：P89－图3. 6
C7 + C 6 VD 7 B VD 15 TP VD 8 +15V
V4、V5 —脉冲形成 V7、V8 — 脉冲放大 控制电压uco加在V4 基极上
TS R
R9 A VD 4 R6
R11 C3
R12 R13 V5
R14 VD 9 C5 V7 R16
R18
R1
R10 V4 R17 C3 VD 10 V6
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§3小结：
• 用于晶闸管可控整流电路等相控电路的驱 动控制，即晶闸管的触发电路。重点熟悉 锯齿波移相的触发电路的原理，了解集成 触发芯片及其组成的三相桥式全控整流电 路的触发电路，建立同步的概念，掌握同 步电压信号的选取方法。
安徽师范大学智能控制技术实验室
小结—思考题：
up R3 R9
9 10 11 12 13 14 15 16
R6 C3
C4
C1
C2
C6
KJ004
KJ004
KJ004
C7 +15V
R10 C8
R11 C9
R12
(1~ 6脚为6路单脉冲输入)
1 2 3 4 5 6 7 8
KJ041 (15~10 脚为6路双脉冲输出)
16 15 14 13 12 11 10 9
同步电压
-usa
+usc
-usb
+usa
-usc
+usb
为防止电网电压波形畸变对触发电路产生干扰，可对同 步电压进行R-C滤波，当R-C滤波器滞后角为60时，同 步电压选取结果如表2-5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 主电路电压 同步电压 VT1 +ua +usb VT2 -uc -usa VT3 +ub +usc VT4 -ua -usb VT5 +uc +usa VT6 -ub -usc
第三章 门极触发电路
一. 二. 三. 四. 五. 六. 概述 单结晶体管触发电路 同步信号为锯齿波的触发电路 集成触发器 数字触发器 触发器的定相
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3.1 概述
• 门极触发电路 • 晶闸管对门极触发电路的要求
安徽师范大学智能控制技术实验室
门极触发电路种类
• 直流信号 • 交流信号 • 脉冲信号
动画演 示
安徽师范大学智能控制技术实验室
3.5 数字触发器
模拟与数字触发电路
以上触发电路为模拟的，
优点：结构简单、可靠； 缺点：易受电网电压影响，触 发脉冲不对 称 度较高 ， 可 达 3~4，精度低。
3.5.1 硬件构成 的数字触发器 (p91图3.7) 3.5.2 微机数字 触发器（p92 图3.9）
同步 —— 要求触发脉冲的频率与主电路电源的频率相 同且相位关系确定。 锯齿波是由开关V2管来控制的。
V2开关的频率就是锯齿波的频率——由同步变压器所接的交流 电压决定。 V2由导通变截止期间产生锯齿波——锯齿波起点基本就是同步 电压由正变负的过零点。 V2截止状态持续的时间就是锯齿波的宽度——取决于充电时间
2. 锯齿波的形成和脉冲移相环节
锯齿波电压形成的方案较多，如采用自举式电 路、恒流源电路等；本电路采用恒流源电路。
图3-54 同步信号为锯齿波的触发电路
恒流源电路方案，由V1、V2、V3和C2等元件组成
V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路
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3.3. 锯齿波触发电路
3. 同步环节
VD5VD4
VD6
VD3
R20 8 RP4 us 7
VS 6 R16
R18 VS 7 V8 R17
V7
VD 7 VS 8 R20 14 +15V
VS 9 V12 R22
V14 R21 V13 V15
V16 15
5 +15V R23
动画演 示
图 3-14 KJ004电路原理图 安徽师范大学智能控制技术实验室
VD 6
VD 1 Q uts
VD 2
V8 VD 5
动画 演示
接封锁信号
图3-54 同步信号为锯齿波的触发电路
脉冲前沿由V4导通时刻确定，脉冲宽度与反向充电回路时间 常数R11C3有关。
电路的触发脉冲由脉冲变压器TP二次侧输出，其一次绕组接 在V8集电极电路中。 安徽师范大学智能控制技术实验室
3.3. 锯齿波触发电路
安徽师范大学智能控制技术实验室
3.6
措施：
触发电路的定相
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。
u2 ua ub uc
O t1
t2
t
三相全控桥中同步电压与主电路电压关系示意图
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-u a
3.6
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3.4.
集成触发器
可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。 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。
KJ004
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。
R12 R1 R 3 R4 R6 R 7 R 8 VS 1 VS 2 VS 3 V1 VS 4 R5 V4 V18 V19 V5 VD 1 V2 R2 V3 VS 5 3 RP1 R24 ub 4 C1 R26 R25 uco R27 9 11 C2 12 13 R28 R10 V20 R19 V6 R13 R11 R14 V17 VD 2 R15 V9 V10 V11 1 16 +15V
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常数R1C1。
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3.3. 锯齿波触发电路
4. 双窄脉冲形成环节