移相触发电路的基本形式及工作原理

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：晶闸管触发电压一般在2～4V，触发电流一般在50～200mA。它们对触发电路的精度要求较高，对功率要求较大。1）特点：KC04晶闸管移相触发电路适用于单相、三相全控桥式供电装置中，作晶闸管的双路脉冲移相触发。移相触发电路无论采用哪种方式，都是通过一个控制电压产生一系列与交流电压保持同步的触发脉冲信号，最终实现电源的功率输出。

晶闸管是半控型器件。它最重要的特性是正向导通的可控性，当阳极加上一定值的正向电压和在门极与阴极之间加上足够大的正向控制电压、电流，以及达到晶闸管导通的维持电流时，晶闸管才能从阻断转化为导通。晶闸管导通后，门极控制信号就失去了控制作用，直到电源过零时，其阳极电流小于维持电流，晶闸管才自行关断。根据这一特性，触发电压、电流可以是交流、直流或短暂的脉冲电压、电流，为减少门极损耗与触发功率，常采用脉冲电压、电流触发晶闸管。

图1-2-22 主电路波形图电阻负载（α=0）

a）正极性组整流波形 b）反极性组整流电压波形 c）负载电压波形 d）平衡电抗器两端电压波形 e）整流元件导通顺序

1.对触发脉冲的要求

（1）用触发电路产生移相触发脉冲为保证晶闸管可靠工作，触发脉冲必须满足如下要求。

1）触发脉冲应有足够功率。信号极性要求门极为正，阴极为负。晶闸管触发电压一般在2～4V，触发电流一般在50～200mA。

2）触发脉冲相位与加在晶闸管上的阳极电压同步，以保证每个周期中都同相位触发。

3）触发脉冲可移相且达到所要求的移相范围，以便获得所需外特性和焊接参数范围。三相桥式全控、带平衡电抗器双反星形整流电路，触发脉冲移相范围为0°～90°。三相半控整流电路则要求0°～180°。

4）触发脉冲应有一定宽度，且前沿应尽可能陡，确保晶闸管可靠导通。对于三相全控整流电路，要求脉冲宽度大于60°或采用双窄脉冲（每个触发单元的一个周期内输出两个间隔的脉冲）。

5）多路触发脉冲之间应有电气隔离：尤其是在三相全控整流电路中各路触发脉冲必须在电气上隔离。

（2）带平衡电抗器双反星形整流主电路所需触发电路的套数（对于其他整流电路可作参考）

1）用六套触发电路：该整流电路中有六只晶闸管，每只晶闸管需要一套触发电路，总共需要六套。

2）用三套触发电路：该触发电路由正、反极性两组三相半波电路组成，由于a与-a相、b与-b相、c与-c相的晶闸管的阳极电压刚好相反，每组完全可以共用一套触发电路，共三套触发电路。

3）用两套触发电路：把主电路接成共阳极接法，各晶闸管在负半周导通，则可以采用两套触发电路。

2.移相触发电路

门极控制电路称为触发电路。一般它由同步电路、脉冲形成电路、脉冲移相和放大电路等组成。按触发电路使用的器件可分为单结晶体管触发电路、晶体管触发电路、数字式移相触发电路和集成触发电路四种。

（1）单结晶体管触发电路利用单结晶体管的工作特性和相关电容组成的张弛振荡器不断产生振荡，并由脉冲变压器输出移相触发脉冲。结构简单可靠，成本低，适用于中小功率的可控整流器。

（2）晶体管触发电路利用晶体管工作特性和相关的移相、同步电路，产生移相触发脉冲，较多用于大、中功率的可控整流器。它们对触发电路的精度要求较高，对功率要求较大。

（3）数字式移相触发电路如图1-2-23所示，它是采用计数器对输入脉冲（即数字量频率信号）进行计数，设输入脉冲的频率为f，则计数器的输出量n与输入频率f的关系为

当计数器的输出量n达到某一给定数值m时，计数器输出触发脉冲。同步信号对计数器起清零作用，所以n从零到m所需T就是控制角α。改变频率f，则n从零到m所需T就发生变化，相应的α也发生改变。通常是通过改变控制电压u_k来改变f。

图1-2-23 数字式移相触发电路原理图

（4）集成触发电路移相触发电路的设计，20世纪60年代至70年代采用分离元件，80年代经历模拟→数字集成时期，现在已完成了大规模集成电路和全数字化转变，并已逐步取代分离元件电路。

集成触发电路可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。国内常用的有KJ系列和KC系列。

1）特点：KC04（或KJ004）晶闸管移相触发电路适用于单相、三相全控桥式供电装置中，作晶闸管的双路脉冲移相触发。KC04器件输出两路相差180°移相脉冲，可以方便地构成全控桥式触发器线路，具有输出负载能力大，移相性能好，正负半周脉冲相位均衡性好、移相范围宽、对同步电压要求低，有脉冲列调制输出端等功能与特点。

2）基本原理：采用KC04组成的三相全控桥式整流电路如图1-2-24a所示。同步电压由同步变压器提供，由于KC04中VT₈、VT₁₂的脉冲分选作用，使同步电压在一周内有两个相位上相差180°的脉冲产生。这样，要获得三相全控桥式整流电路脉冲，只需要三个与主电路同相的同步电压即可，如图1-2-24b所示。采用三片KC04元件组装的六脉冲触发电路，二极管VD₁～VD₁₂组成六个或门形成六路脉冲，并由晶体管VT₁～VT₆进行脉冲功率放大，如图1-2-24c所示。RP₁～RP₃为锯齿波斜率电位器，RP₄～RP₆为同步相位微调电位器，调节这些电位器就能得到理想的三相平衡度。移相触发电路无论采用哪种方式，都是通过一个控制电压产生一系列与交流电压保持同步（即同相或固定相位差）的触发脉冲信号，最终实现电源的功率输出。

移相触发电路的基本形式及工作原理

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