三相桥式全控整流电路的设计与分析
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图2-3 触发角为30时的波形图
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当α＞600时，阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同，电阻负载时ud波形不会出现负的部分，而阻感负载时，由于电感L的作用，ud波形会出现负的部分。图2-4给出了α=900时的波形。若电感L值足够大，ud中正负面积将基本相等，ud平均值近似为零。这说明，带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的α角移相范围为900。
uduabuacubcubaucaucbo?tuVTo图2-4 触发角为90时的波形图
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3 触发电路设计
3.1 触发电路设计目的
要使晶闸管开始导通，必须施加触发脉冲，在晶闸管触发电路中必须有触发电路，触发
电路性能的好坏直接影响晶闸管电路工作的可靠性，也影响系统的控制精度，正确设计触发电路是晶闸管电路应用的重要环节。
3.2 设计的任务指标及要求
1 输入电压：直流+15V,-15V. 2 交流同步电压：20V. 3 移相电压：0 - 10 V.
4移相范围：大于等于170度.
5对电路进行设计，计算元器件参数.
3.3触发电路设计方案的选择
3.3.1 可供选择的方案种类
1 单结晶体管触发电路 2 正弦波同步触发电路 3 锯齿波同步触发电路 4 集成触发电路
3.3.2 方案选择的论证
1 单结晶体管触发电路：脉冲宽度窄，输出功率小，控制线性度差；移相范围一般小于180度，电路参数差异大，在多相电路中使用不易一致，不付加放大环节。适用范围：可触发50A以下的晶闸管，常用于要求不高的小功率单相或三相半波电路中，但在大电感负载中不易采用。
2 正弦波同步触发电路：由于同步信号为正弦波，故受电网电压的波动及干扰影响大，实际移相范围只有150度左右。适用范围：不适用于电网电 压波动较大的晶闸管装置中。 3 锯齿波同步触发电路：它不受电网电压波动与波形畸变的直接影响，抗干扰能力强，移相范围宽，具有强触发，双脉冲和脉冲封锁等环节，可触发200A的晶闸管。适用范围：在大众中容量晶闸管装置中得到广泛的应用。
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4 集成触发电路：移相范围小于180度，为保证触发脉冲的对称度，要求交流电网波形畸变率小于5%。适用范围：应用于各种晶闸管。
根据晶闸管触发电路设计的任务和要求决定采用锯齿波同步触发电路的设计方案进行设计。
3.4锯齿波同步移相触发电路
3.4.1锯齿波形成和同步移相控制环节
+15vRP2VSR3R9V1VD1R1R4TsVD1VD2V3R6VD4V2C2C1R2R5R7R8V4RP1-15v
图 3-1
锯齿波同步移相的原理是利用受正弦同步信号电压控制的锯齿波电压作为同步电压，再与直流控制电压Vc与直流偏移电压Vb组成并联控制，进行电流叠加，去控制晶体管V4的截止与饱和导通来实现的。
图3-1所示为恒流源电路方案，由V1、V2、V3和C2等无件组成，其中V1、Vs、RP2和
R3为一恒流源电路。
当V2截止时，恒流源电流I1c对电容C2充电，所以C2两端电压Uc为
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Uc=?I1cdt=I1ct
CC
Uc按线性增长，即V3的基极电位Ub3按线性增攻。调节电位器RP2，即改变C2的恒定充电
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流I1c，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C3迅速放电，使Ub3电位迅速降到零伏附近V2周期性的导通和关断时，Ub3便形成了一个锯齿波，同样Ue3也是锯齿波电压，如图3-1所示。射极跟随器V3的作用是减小控制回路的电流对锯齿波电压Ub3的影响。
V4管的基极电位由锯齿波电压、直流控制电压Uco,直流偏移电压Up三个电压作用的叠加值所确定，它们分别通过电阻R6,R7和R8与基极相接。
设Uh为锯齿波电压ue3单独作用在V4基极b4时的电压，其值为
R7//R8
R6?(R7//R8)Uh=Ue3可见Uh仍为一锯齿波，但斜率比Ue3低。同理偏移电压Up单独作用时b4的电压Up'为：
up'?upR6?R7
R8?(R6//R7) 可见Up'仍为一条与Up平行的直线，但绝对值比Up小。 直流控制电压Uco单独作用时b4的电压Uco'为：
R6//R8 Uco'=UcoR7?(R6//R8)可见Uco'仍为与Uco平行的一直线，但绝对值比Uco小。
如果Uco=0,Up为负值时,b4点的波形由Uh?Up'确定。当为Uco正值时，b4点的波形由由于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0.7VUh?Up'?Uco'确定。
后，V4导通。之后Ub4一直被钳位在0.7V。图中M点是V4由截止到导通的转折点。由前面分析可知V4经过M点时使电路输出脉冲。因此当Up为固定值时,改变Uco便可改变M点的时间坐标，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Uco=0时脉冲的初始相位。当接阻感负载电流连续时三项全控桥的脉冲初始相位应定在
?=90度;如果是可逆系统，需要在整流和逆变状态下工作，这时要求脉冲的移相范围理论
上为180度，由于锯齿波波形两端的非线性，因而要求锯齿波的宽度大于180度，例如240度，此时，令Uco=0，调节Up的大小使产生脉冲的M点移至锯齿波240度地的中央(120度)，对应于?=90度的位置。这时，如Uco为正值，M点就向前移，控制角?<90度，晶闸管电路处于整流工作状态；如Uco为负值，M点就向后移，控制角?>90度，晶闸管电路处于逆变状态。
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2-2可知，锯齿波是由开关V2管来控制的。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。要使触发脉冲与主电路电源同步，使开关的频率与主电路电源频率同步
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就可达到。如图2-2中的同步环节，是有同步变压器TS和作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同步。
同步变压器TS二次电压UTS经二极管VD1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O点接地为零电位，R点为负电位，Q点电位与R点相近，故在这一阶段V2基极为反向偏置，V2截止。在负半周的上升段，+E1电源通过R1给电容C1反向充电,UQ为电容反向充电波形，其上升速度比UTS波形慢，故VD!截止，如图2-5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，C!迅速放电后又被充电，V2截止。如此周而复始。在一个正弦波周期内，V2包括截止和导通两个状态，对应锯齿波波形恰好是一个周期,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的时间越长，V2截止时间就越长，锯齿波就越宽。可知锯齿波的宽度是由充电时间常数R1C1决定的。
3.4.2脉冲形成，整形放大和输出环节
脉冲形成环节由晶闸管V4、V5组成，V7、V8起脉冲放大作用。控制电压Uco加在V4基极上，电路的触发脉冲有脉冲变压器TP二次侧输出，起一次绕组接在V8集电极电路中。 当控制电压Uco=0时，V4截止。+E1（+15V）电源通过R11供给V5一个足够大的基极电流，使V5饱和导通，所以V5的集电极电压Uc5接近于-E1(-15V)。V7、V8处于截止状态，无脉冲输出。另外，电源的+E1(15V)经R9、V5发射结到-E1(-15V)，对电容C3充电，充满后电容两端电压接近2E1 (30V),极性如图3-2所示:
VD7R9R11R12R13R14C3V5VD6C5R6V4R7R8R1C4VD10V6V8VD5V7R16VD8R18+VD4xy-15v 接封锁信号
图 3-2
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