触发电路教学课件PPT

教学单元二芜湖职业技术学院电气工程系课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化课程单元二触发电路第二节单结晶体管触发电路第三节同步电压为正弦波的触发电路第四节锯齿波触发电路第一节对触发电路的要求第五节触发脉冲与主电路电压的同步课程内容单元任务DT-2型直流调速系统单结管触发电路分析与调试KGP250中频感应加热装置整流部分的锯齿波触发电路分析与调试课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化（一）触发信号应有足够的功率（电压与电流）由于触发信号是脉冲形式，只要触发功率不超过规定值，触发电压、电流的幅值短时间内可大大超过铭牌规定值。（二）对触发信号的波形要求对于电阻负载脉宽大于20～50μs，电感负载脉宽大于lms，对于三相桥式全控电路脉宽要大于600或采用双窄脉冲。第一节对触发电路的要求一、对晶闸管触发电路的要求课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化为了快速而可靠地触发大功率晶闸管，常在脉冲的前沿叠加一个强触发脉冲，波形，前沿电流上升率不小于0.5A/μs，强脉冲宽度t2应大于50μs，脉冲持续时间t3应大于550μs。课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化（三）触发脉冲的同步及移相范围为使晶闸管在每个周期都在相同的控制角α触发导通，触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压也就是电源同步，并与电源波形保持固定的相位关系。为使电路在给定范围内工作，应保证脉冲能在相应范围内进行移相。（四）防止干扰与误触发晶闸管的误导通往往是由于干扰信号进入门极电路而引起，因此需要对触发电路进行屏蔽、隔离等抗干扰措施。课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化（a）为正弦波触发脉冲信号。前沿不陡，触发准确性差，仅用在触发要求不高的场合；（b）尖脉冲。生成较容易，电路简单，也用于触发要求不高的场合；（c）矩形脉冲；（d）强触发脉冲。前沿陡，宽度可变，有强触发功能，适用于大功率场合；（e）双窄脉冲。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；（f）脉冲列。具有双窄脉冲的优点，应用广泛。二、常用的触发脉冲信号课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化1、直接连接：操作不安全，主电路干扰触发电路。2、光耦合器连接：输入和输出间电隔离，绝缘性能好，抗干扰能力强。3、脉冲变压器耦合连接：有良好的电气绝缘。驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般采用光隔离或磁隔离。三、脉冲电路与晶闸管的连接方式课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化1、结构单结晶体管示意性结构，在一块高电阻率的N型硅半导体基片上，引出两个电极，第一基极b1与第二基极b2，这两个基极之间的电阻Rbb即是基片的电阻约2～12kΩ。在两基极之间，靠近b2极处设法掺入P型杂质引出电极称为发射极e。所以它是一种特殊的半导体器件，有三个引出端，只有一个PN结故称单结晶体管，其等效电路、符号与管脚，Rb1、Rb2分别为e极与b1、b2之间基片电阻。第二节单结晶体管触发电路一、单结晶体管课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化单结晶体管的结构课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化2、特性与单结晶体管振荡电路将管子接成试验电路，Q断开时基极电压Ｕbb由Rb1、Rb2分压，管子内部A点电压为式中h——单结晶体管的分压比，由内部结构决定，通常在0.3～0.9之间。课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化单结晶体管的特性1、当Q合上：Ue电压逐渐增大2、当Ue＞UA+UD=UA+0.7时Ie流入发射极，由于发射极P区的空穴不断注入N区的空穴不断注入N区，使N区Rb1段中的载流子增加Rb1阻值减小，导致UA值下降，使Ie进一步增大。Ie增大使Rb1进一步减小，因此在元件内部形成强烈的正反馈，使单结晶体管瞬时导通。从元件eb1端观察，Ue随Ie增加而减小，即动态△Reb1=△Ue/△Ie为负值，这就是单结晶体管所特有的负阻特性。峰点电压UP=UA+0.73、当Ie再继续增大，注入N区的空穴来不及复合，剩余空穴使Rb1值增大，管子进入正阻饱和状态。一旦Ue＜UV时管子重新截止。单结晶体管的工作原理课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化触发电路中希望选用分压比ŋ较大、谷点电压Ｕv小以及Ｉv大的管子，这样可使输出脉冲幅值大、调节电阻范围宽，常用的单相晶体管的主要参数。课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化利用单结晶体管的负阻特性与RC电路的充放电可组成自激振荡电路，产生频率可变的脉冲。当加上直流电压Ｕ后，一路经Ｒ2、Ｒl在单结晶体管两个基极之间按分压比ŋ分压；另一路通过Ｒe对电容C充电，发射极电压ue为电容两端电压uc，按指数曲线渐渐上升。二、单结晶体管自激振荡电路课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化由于放电回路电阻很小，放电时间很短，所以在R1上得到很窄的尖脉冲。当uc（ue）小于谷点电压UV时，管子从导通又转为截止，电容C又开始充电，电路不断振荡，在电容上形成锯齿波电压，在R1上输出前沿很陡的尖脉冲。随着uc（ue）值的增大，电容电压uc充到刚开始大于UP的瞬间，管子eb1间的电阻突然变小（降至20左右）而开始导通。电容上的电荷通过eb1迅速向电阻R1放电。脉冲频率：11ln()1efRCh单结晶体管自激振荡电路课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化单相半控桥单结晶体管触发电路，同步变压器ＴＳ、整流桥及稳压管Ｖ组成同步电路，保证在每个正半周以相同的控制角α时刻触发晶闸管，得到稳定的直流电压。稳压管上得到的梯形波电压u作为触发电路电源，波形。每当电源波形过零时Ｕbb=0，单结晶体管内部A点电压UA＝0，保证电容电荷很快放完，在下半周开始时能从零开始充电，以使各半周控制角α一致。三、单结晶体管触发电路课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化当Re增大时第一个脉冲出现时刻推迟即α增大；Re减小时则亦α减小。α单结晶体管触发电路课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化单结晶体管的实用电路，图a为单相交流调压电路，可用作调光、电熨斗、电烙铁、电炉等调温，也可用在单相交流电机的调压调速，30kΩ电位器RP为调压旋钮，R5、R6用作范围调整，晶闸管宜选维持电流大的管子，有利关断。课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化图b为单结晶体管组成的用小晶闸管放大脉冲功率的触发电路，脉冲放大后再输出去触发大电流晶闸管。电路利用三相交流中＋uC相电压经R5、VD4对电容C3充电，极性为左正右负。然后右单结晶体管触发小晶闸管VT1导通，使C3上的电压经VT1管、脉冲变压器TP一次侧放电，二次侧送出一定脉冲、幅值与功率很大的脉冲。为了扩大移相范围，触发电路的同步电压，由三相电压的uA、－uC相通过二极管并联供给，使稳压管上的梯形波底宽扩大到240°，输出脉冲的移相范围可达180°。由于＋uC相电压超前＋uA、－uC相，可保证先对C3充电，然后再触发VT1管。180°uAuC－uC240°课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化第三节同步电压为正弦波的触发电路电感：抑制电流的变化使流过电感的电流i变化得慢，不能突变当电流增大时，电感使电流增大得慢当电流减小时，电感使电流减小得慢i+-u电容：抑制电压的变化电容两端的电压u不能突变当电容某一端的电压发生变化，另一端会随之一起变化补充一课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化某电容左端15V电压，右端7V电压，电容上多少伏电压？方向？当突然左端电压下降为0V，问在变化的瞬间右端电压为多少伏？电容上一共多少伏电压？方向？例题：+-u15V7Vu=15-7=8V+-u0V?Vu不突变u=0-？=8V？=0-8=-8V课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化补充二三极管类型符号饱和截止放大发射结正偏集电结正偏发射结反偏发射结正偏集电结反偏NPN硅UBE=0.7VUCE=0.3VUBE0.7VUBE=0.7VUCUBPNP硅UEB=0.7VUEC=0.3VUEB0.7VUEB=0.7VUBUCCBECBE电力电子电路中，三极管都工作于开关状态，即饱和与截止状态，放大状态仅仅是短暂的过渡区课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化根据信号叠加的方式可分为串联叠加与并联叠加。串联叠加是各信号串联为电压相加进行控制。同步电压为正弦波的触发电路采用正弦波电压作同步电压，与直流控制电压或几个直流电压相叠加，改变控制电压使晶体管从截止到导通的时刻变化，达到触发脉冲移相的目的。一、信号的叠加课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化V1的基极由正弦波同步电压US和直流控制电压UC串联输入UC=0UC＞0脉冲前移UC＜0脉冲后移课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化并联叠加控制是各控制信号并联为电流叠加，为了减小各信号间的相互影响，要求各信号提供电流呈恒流特性。SSSuiRCCCUIRSCSCSCRRRRRRRSCiiI11SCSCuURR12SCKUKU1bi因此并联叠加可变换成串联电压叠加，但并联叠加各控制信号可有公共接点，由于各信号串入大电阻，信号间相互影响小。课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化二、同步电压为正弦波的相控触发电路课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化因此调节RP（R4）即可调节脉宽，通常在三相全控电路中脉宽调至90°，各点波形如：课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化由上述触发电路送出的触发脉冲只能在正弦波同步电压单调上升段范围内移相，为了保证在晶闸管需要的时刻收到触发脉冲而导通，触发电路引入的同步电压必须与被触发晶闸管的阳极电压之间保持严格的相位关系。课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化由此可见，对于NPN晶体管组成的正弦波同步触发电路，要求电路工作在整流与有源逆变两种状态时，每只晶闸管触发电路的同步电压US，滞后被触发晶闸管的阳极电压120o，晶闸管VTl到VT2依次相差60o，对应触发电路的同步电压也依次相差60o，总之必须一一对应，这样才能保证六个晶闸管的控制角α一致。同步电压与晶闸管阳极电压之间要求的特定相位关系，可通过同步变压器的不同连接来实现。正弦波同步触发电路的优点是整流输出电压与控制电压成正比关系即Ｕd＝ＫＵc，电路可看成一个线性放大器。该触发电路还能部分补偿交流电压波动对直流电压的影响。课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化可增设最小控制角αmin与最小逆变角βmin限制信号Uα1和Uβ1，电路和合成波形。课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化第四节锯齿波触发电路一、锯齿波触发电路锯齿波触发电路课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化课程单元二触发电路《电力电子技术》任务驱动“教、学、作”一体化1、同步环节同步环节是由同步变压器TS、VD1、VD2、C1、R1和晶体管V2组成。同步变压器和整流变压器接在同一电源上，用同步变压器的二次电压来控制V2的通断作用，这就保证了触发脉冲与主电路电源同步。同步是指锯齿波