三相桥式整流电路设计
三相桥式半控整流电路的触发电路必须将晶闸管的触发电路与主电路相结合，使触发脉冲与主电路的相位同步。触发电路除了应当保证工作频率与主电路交流电源的频率一致外，还应该保证每个晶闸管的触发脉冲与施加于晶闸管的交流电压保持固定、正确的相位关系，称为触发电路的定相。为保证触发电路和主电路频率一致，利用一个同步变压器，将其一次侧接入为主电路的电网，由其二次侧提供同步电压信号。这样，由同步电压决定的触发脉冲频率与主电路晶闸管电压频率始终使一致的。触发电路的定相由多方面的因素确定，主要包括相控电路的主电路结构、触发电路结构等。触发电路定相的关键是确定同步信号与晶闸管阳极电压的关系。
(5)触发脉冲的移相范围应能满足主电路的要求
触发脉冲的移相范围取决于主电路的特点、负载性质及整流电路的用途。例如，单相全控桥电阻负载要求触发脉冲移相范围为180o，而电感性负载时的移相范围为90o。
3.2 触发电路的选择
图3-1是同步信号为锯齿波的触发电路。此电路输出可为单窄脉冲，也可以为双窄脉冲，以适用于有两个晶闸管同时导通的电路，例如三相全控桥。电路分为三个基本环节：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移项、同步环节。其中，脉冲形成环节由晶体管V4、V5组成，V7、V8起脉冲放大作用。锯齿波电压形成采用恒流源电路方案，由V1、V2、V3和C2等元件组成，V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路。同步环节是由同步变压器TS和作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，从而保证了处罚脉冲和主电路同步。
随着集成电路制作技术的提高，晶闸管触发电路的集成化已逐渐普及。集成晶闸管触发电路可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。目前国内常用的晶闸管触发电路有KJ系列和KC系列。
三相桥式整流电路设计
图3-1 同步信号为锯齿波的触发电路
图3-2为KJ004内部电路原理图，从图中可以看出，它与分立元件的锯齿波移项触发电路相似。可分为同步、锯齿波形成、移项、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。用3个KJ004集成块和一个KJ041集成块即可生成六路双脉冲，再由六个晶体管进行放大，即构成完整的三相全控桥触发电路如图4所示。
图3-2KJ004内部电路原理图
三相桥式整流电路设计
图3-3 三相全控桥整流电路的集成触发电路
以上的触发电路均为模拟量的，其优点是结构简单、可靠，缺点是易受电网电压影响，触发脉冲的不对称度较高。
TC787触发块也可以提供完全独立的六路触发脉冲，它主要适用于三相可控硅移相触发电路和三相三极管脉宽调制电路，以构成多种调压调速和变流装置，具有功耗小、功能强、输入阻抗高、抗干扰性能好、移相范围宽，外接元件少等优点；而且装调简便，使用可靠。只需要一块这样的集成电路，就可实现三相桥式全控整流的三相移相。它总共有18只管脚，管脚排列示意图如图3-4所示。
图3-4 TC787管脚图
三相桥式整流电路设计
图3-5 TC787内部结构图
TC787由三路相同的部分：同步过零和极性检测、锯齿波形成、锯齿波比较，经过抗干扰锁定、脉冲形成等电路形成三相触发调制脉冲或方波，由脉冲分配电路实现全控、半控的工作方式，再由驱动电路完成输出驱动，其内部结构图如图3-5所示，各管脚功能见附录Ⅰ。
三相同步电压经过T型网络进入电路，同步电压的零点设计为1/2电源电压，通过过零检测和极性判别电路检测出零点和极性后，在Ca、Cb、Cc三个电容上积分形成锯齿波。由于采用集中式恒流源，相对误差极小，锯齿波有良好的线性。锯齿波在比较器中与移相电压比较取得交相点，移相电压由4脚通过电位器或外电路调节而取得。抗干扰电路具有锁定功能，在交相点以后锯齿波或移相电压的波动将不能影响输出，保证交相唯一并且稳定。脉冲分配及驱动电路是由6脚控制脉冲分配的输出方式。5脚为保护端，当系统出现过流过压时，将5脚置高电平VH，输出脉冲即被禁止。5脚还可以用作过零触发系统的控制端，输出端可驱动功率管，经脉冲变压器触发可控硅；也可直接驱动光电耦合器，经隔离触发可控硅或驱动三级管。本设计选用TC787作为驱动电路单元。
三相桥式整流电路设计
4 保护电路的设计
为了保护设备安全，必须设置保护电路。保护电路包括过电流与过电流保护，大致可以分为两种情况：一种是在适当的地方安装保护器件，例如R-C阻容吸收回路、限流电感、快速熔断器等；另一种则是采用电子保护电路，检测设备的输出电压或输入电流，当输出电压或输入电流超过允许值时，借助整流触发控制系统使整流桥短时内工作于有源逆变工作状态，从而抑制过电压或过电流的数值。
本例中设计的三相桥式全控整流电路为大功率装置，故考虑第一种保护方案，分别对晶闸管、交流侧、直流侧进行保护设电路的设计。
4.1 晶闸管的保护电路
⑴、晶闸管的过电流保护：过电流可分为过载和短路两种情况，可采用多种保护措施。对于晶闸管初开通时引起的较大的di/dt，可在晶闸管的阳极回路串联入电感进行抑制；对于整流桥内部原因引起的过流以及逆变器负载回路接地时可以采用接入快速熔短器进行保护。如图4-1所示：
图4-1串联电感及熔断器抑制回路
⑵、晶闸管的过电压保护：晶闸管的过电压保护主要考虑换相过电压抑制。晶闸管元件在反向阻断能力恢复前，将在反向电压作用下流过相当大的反向恢复电流。当阻断能力恢复时，因反向恢复电流很快截止，通过恢复电流的电感会因高电流变化率产生过电压，即换相过电压。为使元件免受换相过电压的危害，一般在元件的两端并联RC电路。如图4-2所示：