相控触发电路基本要求与工作原理

对相控触发电路的基本要求是：①触发信号必须保持与主电路的电源频率同步，并保持一定的相位关系；②触发信号应能在一定的范围内移相；③多相变流器中各路触发信号的触发滞后角要一致；④触发器应有足够的输出功率使晶闸管快速导通。图1是相控式触发电路。同步信号发生器产生一个与交流电源电压之间有固定相位关系的同步信号，同步信号有方波脉冲、锯齿波等。按照控制信号的要求，移相器相对于同步信号移相后产生触发信号，触发信号经脉冲输出器放大和隔离后送到晶闸管门极触发晶闸管。图2是单结晶体管相控触发电路。电源电压经变压器TB降压后用二极管全波整流,经R1、W削波后形成梯形波同步信号。当电源电压过零时，梯形波开始上升。梯形波上升后，电容C的电压也从零开始上升,上升的斜率决定于控制电压。当电容电压达到单结晶体管的峰点电压时，单结晶体管导通，经脉冲变压器MB给晶闸管门极一个触发脉冲。改变控制电压即可改变触发滞后角。

相控式触发电路的形式很多。按相数可分为单相、三相和多相触发电路；按移相器的工作原理可分为水平控制、垂直控制和积分控制；按移相通道数可分为单通道、三通道和多通道；按触发电路的实现方法可分为模拟和数字触发电路。较常用的相控触发电路有以下4种。

相控触发电路①多通道相控触发电路

特点是多相变流器中各晶闸管触发电路的移相电路彼此独立，由同一控制信号进行相位控制。它的优点是电路简单，通用性强，触发角变化快速性好；缺点是各晶闸管的触发脉冲对称性较差。它的移相器可采用垂直控制、水平控制或积分控制进行移相。在垂直控制相控触发电路中，同步信号发生器产生锯齿波或正弦波同步移相电压，移相器将同步移相电压和控制电压进行比较，在两电压的交点上产生触发信号，改变控制电压的大小即可改变触发滞后角。与水平控制和积分控制相比，垂直控制的多通道相控式触发电路的各个触发脉冲的对称性最好，常被用于大中型变流装置中。垂直控制的移相器用RC移相的方法，控制正弦波门极触发电压过零的时间沿水平轴移动，从而改变触发滞后角。水平控制的相控触发器因门极触发脉冲对称性差，且触发强度不高，一般仅用于小功率特别是单相小功率变流器中。积分控制的移相器包括一个积分器和一个比较器。当同步脉冲到来后，积分器开始积分，积分的斜率决定于控制电压。当积分器输出电压等于一个恒定的比较电压，比较器翻转，输出一个触发脉冲。改变控制电压即可改变触发滞后角。

相控触发电路②单通道相控触发电路

特点是多相变流器的触发电路仅用同一个移相电路完成各相控制脉冲移相。因各相输出脉冲的移相通道相同，消除了各通道特性上差异的影响。输出脉冲的对称度较高，某些单通道电路输出脉冲的不对称度只有0.2°。单通道相控触发电路的控制电路较复杂，在移相器之后、脉冲输出器之前要用脉冲分配器进行脉冲分配。单通道相控触发电路不但可以用于可控整流器、有源逆变器、周波变流器和交流调压器，而且可以用于无源逆变器。

相控触发电路③三通道相控触发电路

特点是三相变流器中的每相的一对晶闸管触发电路的移相电路公用。它的输出脉冲对称度较好，结构简单，能确保每一相的两只晶闸管的触发脉冲互差180°，从而可以消除平衡电抗器和整流变压器的直流磁化。三通道电路的移相器之后也要有脉冲分配器， 但与单通道电路相比，它的脉冲分配器大为简化。

相控触发电路④数字式移相触发电路

由计数器和其他一些逻辑电路组成。当同步电压过零时，开始用某一频率的计数脉冲对计数器计数。当计入数与计数器的预置数相等时，触发电路就输出一个触发脉冲。根据不同的控制电压，改变计数脉冲的频率或改变预置数，即可改变触发滞后角。数字式移相触发电路的优点是控制精度高，温度特性好，输出脉冲的不对称度小。80年代末得到越来越广泛的应用。特别是利用单板机或单片机构成的变流器的直接数字控制系统，充分发挥了微机的功能，不但具有同步认相、移相控制和向晶闸管门极输出触发信号的数字触发器功能，还同时具有起动、停止、电流调节、保护等系统的功能。将相控触发电路的重要基本单元集成在一块单晶半导体上，可形成体积小、功耗低、调试方便、性能稳定可靠的集成式相控触发器。如西门子公司生产的TCA785单片集成相位控制触发器。中国也于1977年研制成功KC型单片集成移相触发电路，并已形成了KC系列单片集成晶闸管触发器，有10余个品种。

相控触发电路正弦同步电压信号获得

主电路结构与同步变压器的连接如图所示。主变压器采用△/△联接形式，而三相同步变压器与主变压器采用同一个铁芯，则每个铁芯上的主变副边电压和同步电压之间的相位关系确定。由此实现了同步。

相控触发电路锯齿波同步信号发生器

锯齿波同步信号发生器由过零检测器与积分器构成.过零检测器由一个电压比较器，微分器和电压跟随器组成。具体电路实现如下图所示。

相控触发电路移相触发脉冲的获得

移相触发脉冲由脉冲移相发生器产生，该脉冲发生器由移相比较器及微分器组成.移相比较器的核心元件是集成运算放大器采用双电源供电，工作在开环状态.直流控制电压与锯齿波同步移相信号分别加到运算的大器的两个输入端。

相控触发电路脉冲分配器

脉冲分配器的作用就是把移相脉冲发生器产生的尖脉冲形成宽度、形状及相位均符合要求的双窄脉冲，同时，也消除了前述微分器产生的负脉冲的影响，脉冲分配器的电路原理及其输出波形如下图所示。

相控触发电路由同步滤波，锯齿波同步信号发生器，脉冲形成与分配及其输出等几部分组成.由同步环节提供的与主电路交流电压同步的正弦电压信号经滤波变成理想的正弦电压信号加到同步信号发生器上，用以确定触发脉冲与整流器主电路相对应的起始相位.通过控制信号对比较器的作用，改变脉冲形成器产生触发脉冲的时刻，从而达到移相的目的.脉冲分配器将脉冲发生器产生的脉冲变为宽度形状及相位等符合要求的双窄脉冲，再由脉冲输出器输出去触发可控硅.该相控触发电路对主电路的六只可控硅只需一组三相同步电压，整个触发电路对电源无相序要求。

触发滞后角是上述变流器中晶闸管开始承受正向阻断电压到门极触发脉冲间的电角度。改变触发滞后角可以改变可控整流器和交流调压器的输出电压，也可以改变有源逆变器的回馈功率。按一定的规律控制触发滞后角，还可以调节直接降频器的输出频率和电压。相控触发电路的脉冲输出器一般由脉冲放大器和脉冲变压器组成。放大器将移相器输出的脉冲信号放大为功率足够的门极触发脉冲。脉冲变压器完成主电路和控制电路之间的电位隔离。并将触发脉冲传送到晶闸管的门极。为了减小脉冲变压器的体积，常将触发脉冲调制为一列窄脉冲。