1、5.3.3 移相触发电路移相电路一般由同步电路、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、数字式触发电路和集成触发电路等几种。5.3.3.1 单结晶体管触发电路1 单结晶体管工作原理 单结晶体管又叫双基极二极管，他有一个 PN 结、一个发射极和两个基极。发射极和两个基极之间可以等效为一个二极管，具有二极管的单向导电特性。当单结晶体管发射极电压 ue=0 时，二极管反向偏置，发射极流过反向漏极流过反向漏电流 ie，如图 5-29 所示。随着 ue 的增大，反向漏电流 ie 减小，当 ue=UA=Ucc 时，ie=0 ，二极管处于零偏置。
2、式中， 叫分压比，是单结晶体管的一个重要参数；Ucc 为加在单结晶体管两个基极之间的电源电压。在 ue 到达 Up 之前，虽然二极管处于正向偏置状态，但尚不足于克服二极管的导通压降，因此，单结晶体管一直处于截止区。在 ue 到达 UP 之后，电流 ie 显著增大，ue 显著减小，显现负阻特性。这时，吧出现负阻特性的转折点 P 称为峰点， Up 称为峰点电压，对应的电流 Ip 为峰点电流。当 ie 增大到某一值 Iv 后， ue 又随 ie 增大而增大，重现电阻特性，这一现象称为饱和。负阻特性结束的转折点 V 称为谷点，Uv 称为谷点电压，对应的电流 Iv 为谷点电流。2 单结晶体管触发电路 Z
3、X5 系列晶闸管弧焊整流器采用单结晶体管触发电路，其主要电路如图 5-16b 所示，即接成工阳极的带平衡电抗器双反星形形式。由上节可知，可采用两套触发电路分别触发正极性组和反极性组的晶闸管。（1）脉冲产生电路 见图 5-30.主要由三极管 V3、V4，单结晶体管VU1、VU2，电容 C20、C21，脉冲变压器 TP1、TP2 组成。控制电压 uk 接至三极管 V3、V4 基极。当有负的 uk 输入时，C20C21 分别被充电，于是由 C20 、VU1 和 C21、VU2 组成的张弛振荡器不断产生振荡，脉冲变压器分别输出脉冲，该脉冲加至图 5-28 中的小晶闸管 V 上，有 V 触发主电路晶闸管
4、。Uk 越负，C20C21 充电电流越大，产生第一个脉冲就愈早，主电路中相应晶闸管的控制角愈小，导通角愈大；反之亦然。改变 uk 值即可实现脉冲移相。由于单结晶体闸管和三极管的参数都存在分散性，即使它们型号相同，但参数也不尽相同。为了避免两组晶闸管导通角不同造成三相不平衡，需要精细调整电路参数。图中电位器 RP8RP9 分别用来弥补 VU1VU2 之间参数的不一致性，电位器RP10RP11 分别用来弥补 V3V4 之间参数的不一致。调节这些电位器，可使两套电路输出脉冲对称。图 5-29 单结晶体管(2)同步电路 如图 5-30 所示，同步电路主要由控制变压器 T2、稳压器VS16、电容 C1C
5、3、电阻 R3R8、二极管 VD1VD4、三极管 V1、V2 等元件组成。为了保证触发脉冲与晶体管阳极电压之间的同步关系，使每只晶闸管的控制角相等，要求同组触发脉冲之间相位差 120不同组的触发脉冲之间相位差是60。我们知道，控制变压器 T2 的二次各相电压互差 120，与主电路正极性组的电源电压同相。各相接有正、反向稳压管，因此在点 10、11、12 对点 13 之间各得正、反向矩形波经电容 C1C3HE 电阻 R6 组成的微分电路得到尖脉冲也示图5-31b、c、d 中。由图可见，各相正脉冲之间（脉冲 a、b、c 之间）和负脉冲之间（脉冲 a、b、c 之间）都是互差 120。图 5-31e
6、是 R6 上的波形，其正、负脉冲相间，每个正脉冲和后面的负脉冲之间都是相差 60。现将正脉冲经VD1VD4 连接到 V1 的发射结，而将负脉冲经 VD2VD3 连接到 V2 的发射结，以使V1V2 产生短暂的饱和导通，C20C21 分别经 V1V2 放电清零，正好满足了上述同步关系的要求。此外，三相可控整流电路是以自然换向点作为控制角的起始点（即 =0的点） ，该点是各相电压的交点 30处。对于单结晶体管触发电路，同步点可设在各相电压过零或 030。图 5-31 的脉冲画在相电压过零处，这是在理想情况下得到的。实际上，由于稳压管的削波作用，得到的不是矩形波，而是近于梯形波。还有隔离二极管 VD
7、1VD4 有正向压降等原因，使得V1、V2 产生饱和的时刻（即同步点）是略滞后于各相电压过零点，也就是说，同步点略滞后于各相电压过零处。5.3.3.2 晶体管触发电路大、中功率的可控整流器，对触发电路的精度要求较高，对输出地触发功率要求较大，因此晶体管触发电路得到广泛应用，其中以同步信号为锯齿波的触发电路应用最多，而同步信号为正弦波的触发电路也有较多应用，但限于篇幅这里，不做介绍。同步信号为锯齿波的触发电路如图 5-32 所示。此电路可输出单窄脉冲，也可以输出双窄脉冲，亦适用于有两个晶闸管同时导通的电路，如三相全控桥。触发电路可分为脉冲形成与放大、锯齿波形成和脉冲移相、同步环节。此外，电路中还
8、有强触发和双窄脉冲形成环节。1 脉冲形成与放大环节 脉冲形成环节由晶体管 V4、V5 组成，V7V8 起脉冲放大作用。控制电压 uk 加在 V4 基极上，电路的触发脉冲由脉冲变压器 TP 二次侧输出，其一次侧绕组接在 V8 集电极电路中。当控制电压 uk=0 是，V4 截止。+E1 （15V）电源通过 R11 供给 V5 一个足够大得基极电流，使 V5 饱和导通，所以 V5 的集电极电压接近-E1（-15） 。V7V8 处于截止状态，吴脉冲输出。另外，电源的+15V 经 R9、V5 发射极到-E1（-15V ） ，对电容 C3 充电，充满后电容两端电压接近 2E1（ 30） ，极性如图 5-3
9、2 所示。当控制电压 uk0.7V 时 V4 导通，A 点电位由+E（15V ）迅速降低至 1.0V 左右，由于电容 C3 两端电压不能突变，所以 V5 基极电位迅速降低约 -2E1（30V ）, 由于 V5 发射极反偏置，V5 立即截止。他的集电极电压由-E1（-15V）迅速上升到钳位电压+2.1V(VD6V7V8 三个 PN 结正向压降之和)，于是V7V8 导通，输出触发脉冲。同时，电容 C3 经电源+E1、R11、VD4、V4 放电和反向充电，是 V5 基极电位又逐渐上升，直到 ub5-E1（-15V）时，V5 又重新导通。这时又立即降到-E1，使 V7V8 截止，输出脉冲终止。可见，脉
10、冲前沿由 V4 导通时刻确定，V5（或 V6）截止持续时间极为脉冲宽度。所以脉冲宽度与反向充电回路时间常数 R11、C3 有关。2.锯齿波的形成和脉冲移相环节 锯齿波电压形成采用恒流源电路方案，如图 5-32 所示，其中 V1VSRP2 和 R3 为一恒流电路。当 V2 截止时，恒流源电流 IIC 对电容 C2 充电，所以 C2 两端电压 uc 为uc = IIC dt= IIC t1C 1Cuc 按线性增长，机 V3 的基极电位 ub3 按线性增长。调节电位器 RP2，即改变C2 的恒定充电电流 IIC，可见 RP2 是用来调节锯齿波斜率的。当 V2 导通时，由于 R4 阻值很小，所以迅速放
11、电，使 ub3 电位迅速降到 0V 附近。当 V2 周期性的导通和关断时，ub3 便形成锯齿波，同样 ue3 也是一个锯齿波电压，如图 5-33 所示。射极跟随器 V3 的作用是减少控制回路的电流对锯齿波电压 ub3 的影响。V4 的基极电位由锯齿波电压、直流控制电压、直流偏移电压 up 三个电压作用叠加值所确定，它们分别通过电阻 R6R7R8 与基极相接。设 ub 为锯齿波电压 ue3 单独作用在 V4 基极 b4 时的电压，其值为8763/Rueh可见 仍为一锯齿波，但斜率比 低。同理偏移电压 up 单独作用在 V4 基hu3e极 b4 时的电压 为 p 768/Rup可见 仍为一条与 u
12、p 平行的直线，单绝对值比 up 小。直流控制电压单独作pu用时 b4 的电压为 867/Rk可见 仍为与 uk 平行的一直线，但绝对值比 uk 小。k如果 uk=0，up 为负值时，b4 点的波形有 uh+ 确定，如图 5-33 所示。当uk 为正值时，b4 点的波形有 uh+确定。由于 V4 的存在，上述电压波形与实际波形有出入，当 b4 点电压等于 0.7V 后，V4 导通，之后 ub4 一直被钳位在0.7V。实际波形如图 5-33 所示。图中 M 点是 V4 由截止到导通的转折点。由上述可知，V4 经过 M 点时电路输出脉冲。因此当 up 为某固定值时，改变 uk 便可改变 M 点的时
13、间坐标，即改变了脉冲产生的时刻，脉冲被移相。可见，加up 的目的是为了确定控制电压 uk=0 时脉冲的初始相位。当接电阻电感负载电流连续时，三相全控桥的脉冲初始相位定在 =90。3.同步环节 在锯齿波同步的触发电路中，触发电路与主电路的同步，是指要求锯齿波的频率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。从图 5-32 可知，锯齿波是有开关管 V2 来控制的。V2 由导通变截止期间产生锯齿波。V2 截止状态持续的时间就是锯齿波的宽度，V2 开关的频率就是锯齿波的频率。要保证触发脉冲与主电路电源同步，只要使 V 开关的频率与主电路电源频率同步即可。图 5-32 中得同步环节，是由同步变压器 TS 和作
14、用同步开关用的晶体管 V2 组成的。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的同步。同步变压器 TS 二次电压 uts 经过二极管 vd 间接加在 V2 的基极上。当二次电压波形在负半周的下降段时，VD1 导通，电容 C1 被迅速充电。因 Q 点接地为零电位，R1 点为负电位，Q 点电位与 R1 点相近，故在这一阶段 V2 基极为反向偏置，V2 截止。在负半周的上升波形慢，故 VD1 截止，如图 5-33 所示。当 Q 点电位达 1.4V 时，V2 导通，Q 点电位被钳位在 1.4V。直到 TS 二次电压的下一个负半周到来时，VD1 重新导通，C1 迅速放电后又被充电，V2 截止。如此循环往复。在一个正弦波周期内，V2 包括截止与导通两个状态，对应锯齿波波形恰好时一个周期，与主电路电源频率和相位完全同步，达到同步的目的。可以看出 Q 点电位从同步电压负半周上升段开始时刻到达 1.4V 的时间愈长，V2 截止时间就愈长，锯齿波就愈宽。可知锯齿波的宽度是由充电时间常数R1C1 决定的。4.双窄脉冲形成环节 每个触发单元在一个周期内 F(1)
