在由晶閘管構成的整流電路中,晶閘管門極觸發電路的作用通常是根據直流控制電壓的大小決定觸發角a的大小,從而起到調節整流輸出電壓的作用。因為不同的觸發角對應于不同的電源電壓的相位,改變觸發角即是移動觸發脈沖所對應的相位,因此晶閘管的門極觸發電路通常都是通過移相的方法來實現的。
垂直移相原理
在晶閘管移相觸發電路中,一般都把同步電壓與直流控制電壓疊加起來,用改變直流控制電壓的大小來改變觸發電路翻轉的時刻,即觸發脈沖的輸出時刻,以達到移相的目的,這種移相方法稱為垂直移相。采用垂直移相時,其信號疊加的方法可以分為串聯與并聯兩種,如圖1(a)(b)所示。
串聯垂直移相方法是將各信號的電壓通過串聯方式綜合,從而作為晶體管的基極控制信號。當串聯信號電壓過零時,晶體管狀態翻轉,這一瞬間就是產生觸發,產的時刻。因此觸發時刻由同步信號與控制電壓的交點決定,當控制電壓垂直移動時,交點所對應的相位在水平變化,達到移相的目的。如圖1(c)所示。
在串聯移相方法中,各輸入信號相互影響較小,但要求各信號源的內阻要小,且各信號源必須是獨立的,不能有公共接地點,因此實現起來比較麻煩。
并聯垂直移相方法是對各信號的電流進行綜合,實現比較方便。但為了在調整時互不影響,信號源必須具有較大的內阻,因此要求輸入信號有一定功率,以保證綜合后的精度。目前應用較普遍的是并聯移相方式。
正弦波同步觸發電路
圖2是常用的同步電壓為正弦波的移相觸發電路,一個周期能發出一個脈沖,適用于三相全控橋式電路,或用于大電感負載時的可控整流電路。
上圖所示的同步電壓為正弦波的觸發移相電路共由四個環節組成:同步移相環節、脈沖形成環節、功率放大環節、脈沖輸出環節。
同步移相環節的作用是使觸發脈沖與主電路中各晶閘管的陽極電壓建立一定的相位關系。通過同步電壓與直流控制電壓的交點的改變決定不同的觸發脈沖起始時刻。在同步信號的選擇中,應使控制電壓為零時,主電路整流輸出電壓也應為零。另外在本電路的同步電壓輸入處,必須加入RC濾波器,以減少電網電壓畸變對移相功能的影響。
脈沖形成環節的作用是在決定了觸發脈沖的起始時刻后,由單穩電路產生一定寬度的觸發脈沖,并為下一次的觸發作好準備。
功率放大環節是對前面產生的具有一定寬度的觸發脈沖進行電流放大,以滿足觸發電路的要求。另外,為了使主電路與控制電路相互隔離,在脈沖輸出環節中設置了隔離變壓器。
鋸齒波同步觸發電路
同步信號為正弦波的觸發電路的主要缺點是受電網波動和畸變的影響較大,移相為非線性。而圖3所示的同步電壓為鋸齒波的移相觸發電路可以避免上述缺點,該電路的特點是以電容充放電所形成的鋸齒波作為同步信號,它產生帶有強觸發的雙脈沖,適用于三相全控橋式整流電路。
鋸齒波同步觸發電路共包括五個環節,分別為:鋸齒波形成環節、脈沖移相環節、脈沖形成及放大環節、強觸發脈沖形成環節、雙脈沖形成環節。
鋸齒波形成環節是通過一個恒流源電路對電容進行恒流充電,從而形成鋸齒波同步信號的上升沿,其下降沿是電容通過一小電阻放電而形成的。鋸齒波的寬度由電路參數決定,其頻率則與電源電壓頻率相同。
脈沖移相環節是將鋸齒波同步電壓、偏移電壓及控制電壓進行疊加,其過零點決定觸發脈沖的起始時刻。若偏移電壓不變時,改變直流控制電壓可以使脈沖移相。在這里加入偏移電壓的目的,是使控制電壓為零時主電路的整流輸出電壓為零。
脈沖形成與放大環節的作用與正弦波觸發電路基本相同。強觸發脈沖形成環節是通過一個單獨的交流電源整流后,得到50V的直流電壓,在觸發脈沖的起始時刻該電壓通過脈沖變壓器加到晶閘管的門極上,從而形成強觸發脈沖。觸發電路各點電壓波形如圖4所示。
雙脈沖產生環節是根據三相全控橋式整流電路的特殊要求,觸發電路輸出兩個間隔為60°的雙脈沖。產生雙脈沖的方法有兩種,一種是外雙脈沖方法,另一種是內雙脈沖方法。在此觸發電路中采用的是內雙脈沖的方法,即每個觸發單元一個周期內產生兩個間隔為60°的雙脈沖,只供給一個橋臂的晶閘管,這種電路雖然比較復雜,但輸出功率可以減少。
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