晶閘管的門極觸發(fā)電路原理

在由晶閘管構(gòu)成的整流電路中，晶閘管門極觸發(fā)電路的作用通常是根據(jù)直流控制電壓的大小決定觸發(fā)角a的大小，從而起到調(diào)節(jié)整流輸出電壓的作用。因為不同的觸發(fā)角對應(yīng)于不同的電源電壓的相位，改變觸發(fā)角即是移動觸發(fā)脈沖所對應(yīng)的相位，因此晶閘管的門極觸發(fā)電路通常都是通過移相的方法來實現(xiàn)的。

垂直移相原理

在晶閘管移相觸發(fā)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(fā)電路翻轉(zhuǎn)的時刻，即觸發(fā)脈沖的輸出時刻，以達(dá)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(lián)與并聯(lián)兩種，如圖1（a）（b）所示。

串聯(lián)垂直移相方法是將各信號的電壓通過串聯(lián)方式綜合，從而作為晶體管的基極控制信號。當(dāng)串聯(lián)信號電壓過零時，晶體管狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，這一瞬間就是產(chǎn)生觸發(fā)，產(chǎn)的時刻。因此觸發(fā)時刻由同步信號與控制電壓的交點決定，當(dāng)控制電壓垂直移動時，交點所對應(yīng)的相位在水平變化，達(dá)到移相的目的。如圖1（c）所示。

在串聯(lián)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(nèi)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(xiàn)起來比較麻煩。

并聯(lián)垂直移相方法是對各信號的電流進(jìn)行綜合，實現(xiàn)比較方便。但為了在調(diào)整時互不影響，信號源必須具有較大的內(nèi)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(yīng)用較普遍的是并聯(lián)移相方式。

正弦波同步觸發(fā)電路

圖2是常用的同步電壓為正弦波的移相觸發(fā)電路，一個周期能發(fā)出一個脈沖，適用于三相全控橋式電路，或用于大電感負(fù)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(fā)移相電路共由四個環(huán)節(jié)組成：同步移相環(huán)節(jié)、脈沖形成環(huán)節(jié)、功率放大環(huán)節(jié)、脈沖輸出環(huán)節(jié)。

同步移相環(huán)節(jié)的作用是使觸發(fā)脈沖與主電路中各晶閘管的陽極電壓建立一定的相位關(guān)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(fā)脈沖起始時刻。在同步信號的選擇中，應(yīng)使控制電壓為零時，主電路整流輸出電壓也應(yīng)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(wǎng)電壓畸變對移相功能的影響。

脈沖形成環(huán)節(jié)的作用是在決定了觸發(fā)脈沖的起始時刻后，由單穩(wěn)電路產(chǎn)生一定寬度的觸發(fā)脈沖，并為下一次的觸發(fā)作好準(zhǔn)備。

功率放大環(huán)節(jié)是對前面產(chǎn)生的具有一定寬度的觸發(fā)脈沖進(jìn)行電流放大，以滿足觸發(fā)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(huán)節(jié)中設(shè)置了隔離變壓器。

鋸齒波同步觸發(fā)電路

同步信號為正弦波的觸發(fā)電路的主要缺點是受電網(wǎng)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(fā)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(chǎn)生帶有強觸發(fā)的雙脈沖，適用于三相全控橋式整流電路。

鋸齒波同步觸發(fā)電路共包括五個環(huán)節(jié)，分別為：鋸齒波形成環(huán)節(jié)、脈沖移相環(huán)節(jié)、脈沖形成及放大環(huán)節(jié)、強觸發(fā)脈沖形成環(huán)節(jié)、雙脈沖形成環(huán)節(jié)。

鋸齒波形成環(huán)節(jié)是通過一個恒流源電路對電容進(jìn)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(shù)決定，其頻率則與電源電壓頻率相同。

脈沖移相環(huán)節(jié)是將鋸齒波同步電壓、偏移電壓及控制電壓進(jìn)行疊加，其過零點決定觸發(fā)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(huán)節(jié)的作用與正弦波觸發(fā)電路基本相同。強觸發(fā)脈沖形成環(huán)節(jié)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(fā)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(fā)脈沖。觸發(fā)電路各點電壓波形如圖4所示。

雙脈沖產(chǎn)生環(huán)節(jié)是根據(jù)三相全控橋式整流電路的特殊要求，觸發(fā)電路輸出兩個間隔為60°的雙脈沖。產(chǎn)生雙脈沖的方法有兩種，一種是外雙脈沖方法，另一種是內(nèi)雙脈沖方法。在此觸發(fā)電路中采用的是內(nèi)雙脈沖的方法，即每個觸發(fā)單元一個周期內(nèi)產(chǎn)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(fù)雜，但輸出功率可以減少。