第 3 章　晶闸管的触发电路及保护电路

第3章　晶闸管的触发电路及保护电路 3.1　对触发电路的要求 3.2　单结晶体管触发电路 3.3　同步电压为锯齿波的晶闸管触发电路 3.4　集成触发电路 3.5　触发脉冲与主电路电压的同步及防止误触发的措施 3.6　晶闸管的过电压保护 3.7　晶闸管的过电流保护与电压．电流上升率的限制

（1）触发信号常采用脉冲形式。 （2）触发脉冲应有足够的功率。（3）触发脉冲电压的前沿要陡，要求小于10μs，且要有足够的宽度。（4）触发脉冲与晶闸管阳极电压必须同步。（5）满足主电路移相范围的要求。 3.1 对触发电路的要求图3-1 常见的晶闸管触发电压波形

3.2.1 单结晶体管 1.单结晶体管的结构 3.2 单结晶体管触发电路图3-2 单结晶体管的结构、等效电路及符号

2.单结晶体管的伏安特性 图3-3 单结晶体管的试验电路及伏安特性曲线

3.2.2 单结晶体管弛张振荡电路 欲使电路振荡，固定电阻r的值和可变电阻R的值应选择满足下式 r=(Ubb–UV)/IV R=[(Ubb–Up)/Ip]-r 图3-4 单结晶体管弛张振荡电路及波形图

弛张振荡电路的频率近似为 f=1/T= 1/[（R+r）Cln1/(1-η) ] 3.2.3 单结晶体管的同步和移相触发电路图3-5 同步电压为梯形波的单结晶体管触发电路图

图3-6 斩波的作用 3.3 同步电压为锯齿波的晶闸管触发电路

图3-7 同步电压为锯齿波的触发电路

3.3.1 触发脉冲的形成与放大 3.3.2 锯齿波的形成及脉冲移相 3.3.3 锯齿波同步电压的形成 3.3.4 双窄脉冲形成环节图3-8 ue3’，Uc’和Ub’单独作用的等效电路

3.3.5 强触发电路 图3-9 触发电路实现双脉冲的连接

图3-10 锯齿波移相触发电路 的电压波形

3.4.1 KC04移相触发电路 图3-11是KC04型移相集成触发电路，它与分立元件的锯齿波移相触发电路相似，由同步、锯齿波形成、移相、脉冲形成和功率放大几部分组成。 3.4 集成触发电路图3-11 KC04型移相集成触发电路

图3-12 KC04与KC41 部分引脚波形

3.4.2 KC42脉冲列调制形成器 图3-13为KC42脉冲调制形成器电路，主要适用于三相全控桥整流电路、三相半控、单相全控、单相半控等线路中用做脉冲调制源. 图3-13 KC42脉冲调制形成器电路图

3.4.3 KC41六路双脉冲形成器 KC41不仅具有双脉冲形成功能，它还具有电子开关控制封锁功能。图3-14 KC41六路双窄脉冲形成器内部电路及外部接线图

3.4.4 由集成元件组成的三相触发电路 图3-15 三相六脉冲形成电路

3.5.1 触发电路同步电源电压的选择 　所谓同步是指触发电路工作频率与主电路交流电源的频率应当保持一致，且每个晶闸管的触发脉冲与施加于晶闸管的交流电压保持合适的相位关系。图3-16 微机控制数字触发系统框图 3.5 触发脉冲与主电路电压的同步及防止误触发的措施

3.5.2 防止误触发的措施 通常可采用如下措施: （1）脉冲变压器初、次级间加静电隔离; （2）应尽量避免电感元件靠近控制极电路; （3）控制极回路导线采用金属屏蔽线，且金属屏蔽线应接“地”; （4）选用触发电流较大的晶闸管; （5）在控制极和阴极间并联一个0.01～0.1μF电容器，可以有效地吸收高频干扰; （6）在控制极和阴极间加反偏电压。

3.6.1 晶闸管的关断过电压及其保护 关断过电压，如图3-18所示。 3.6 晶闸管的过电压保护图3-18 晶闸管关断过电压波形

关断过电压保护最常用的方法是， 在晶闸管两端并接RC吸收电路，如图 3-19所示。 3.6.2 晶闸管交流侧过电压及其保护 1.交流侧操作过电压（1）整流变压器一次、二次绕组之间存在分布电容，当在一次侧电压峰值时合闸，将会使二次侧产生瞬间过电压。可在变压器二次侧并联适当的电容或在变压器星形和地之间加一电容器，也可采用变压器加屏蔽层，这在设计、制造变压器时就应考虑。（2）与整流装置相连接的其他负载切断时，由于电流突然断开，会在变压器漏电感中产生感应电动势，造成过电压; 图3-19 用阻容器吸收电路抑制关断过电压

当变压器空载，电源电压过零时，一次拉闸造成二次绕组中感应出很高的瞬时过电压。这两种情况产生的过电压都是瞬时的尖峰电压，常用阻容吸收电路或整流式阻容保护。当变压器空载，电源电压过零时，一次拉闸造成二次绕组中感应出很高的瞬时过电压。这两种情况产生的过电压都是瞬时的尖峰电压，常用阻容吸收电路或整流式阻容保护。图3-20 交流侧阻容吸收电路的几种接法

在变压器二次侧并联电阻和电容，可以把铁心释放的磁场能量储存起来。由于电容两端的电压不能突变，所以可以有效地抑制过电压。在变压器二次侧并联电阻和电容，可以把铁心释放的磁场能量储存起来。由于电容两端的电压不能突变，所以可以有效地抑制过电压。 2.交流侧浪涌过电压由于雷击或从电网侵入的高电压干扰而造成晶闸管过电压,称浪涌过电压。浪涌过电压虽然具有偶然性，但它可能比操作过电压高得多，能量也特别大。因此无法用阻容吸收电路来抑制，只能采用类似稳压管稳压原理压敏电阻或硒堆元件来保护. 图3-21 硒堆保护的接法

采用硒堆保护的优点是能吸收较大的 浪涌能量; 缺点是体积大，反向伏安特性不陡，长期放置不用会发生“储存老化”，即正向电阻增大，反向电阻降低，因而失效。由此可见，硒堆不是理想的保护元件。图3-22 压敏电阻的伏安特性图3-23 压敏电阻的几种接法

3.6.3 晶闸管直流侧过电压及其保护 图3-24 快速熔断器熔断的过电压保护电路

3.7.1 晶闸管的过电流保护 当流过晶闸管的电流大大超过其正常工作电流时，称为过电流。产生过电流的原因有: 直流侧短路;生产机械过载; 可逆系统中产生环流或逆变失败; 电路中管子误导通及管子击穿短路等。常用的过电流保护有下面几种方式，可根据需要选择其中的一种或几种。 3.7 晶闸管的过电流保护与电压、电流上升率的限制

（1）在交流进线中串接电抗器（无整流变压器时）或采用漏电抗较大的变压器是限制短路电流、保护晶闸管的有效措施,但它在负载上有电压降。（1）在交流进线中串接电抗器（无整流变压器时）或采用漏电抗较大的变压器是限制短路电流、保护晶闸管的有效措施,但它在负载上有电压降。（2）在交流侧设置电流检测装置，利用过电流信号去控制触发器，使触发脉冲快速后移（即控制角增大）或瞬时停止使晶闸管关断，从而抑制了过电流。（3）交流侧经电流互感器接入过流继电器或直流侧接入过流继电器，可以在过电流时动作，自动断开输入端。（4）对于大、中容量的设备及经常逆变的情况，可用直流快速开关作直流侧过载或短路保护，当出现严重过载或短路电流时，要求快速开关比快速熔断器先动作，尽量避免快速熔断器熔断。

（5）快速熔断器（简称快熔），是最简单有效的过电流保护元件。 ①桥臂晶闸管串接快熔 ②接在交流侧输入端 ③接在直流侧的快熔图3-25 快速熔断器保护的接法

3.7.2 电压与电流上升率的限制 1.电压上升率的限制 2.电流上升率的限制限制电流上升率同限制电压上升率的方法相同，即: （1）串接进线电感; （2）采用整流式阻容保护; （3）增大阻容保护中电阻值可以减小电流上升率，但会降低阻容保护对晶闸管过电压保护的效果。图3-26 电压上升率的限制

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