可控硅整流電路廣泛應用于機械制造工業和冶金工業中，它不僅要求電源的技術指標高，還要求體積小、重量輕、可靠性高。如果采用可控硅(SCR)作為整流元件，可以通過控制門極觸發脈沖的時刻來控制輸出電壓的大小，這種整流稱為可控整流。目前由于SCR能承受的電壓，電流容量仍是目前器件中最高的，而且工作可靠，所以許多大容量場合仍大量使用SCR。

可控硅整流電路中的可控硅是由觸發電路提供觸發信號而導通的，觸發電路的工作性能直接影響著可控硅的工作。因此，觸發電路是可控硅電路可靠、有效工作的關鍵。

觸發電路主要采用兩種方法：采用分離元件設計的觸發電路存在各相電路分散性大、調試不方便、穩定性和可靠性差等缺點；采用專門集成觸發電路芯片設計的觸發電路成本高，芯片的質量難以保證。在此利用通用集成電路設計了一種簡約整流觸發電路，觸發三相橋式全控整流電路。

1 電路的拓撲結構

整流電路的結構如圖1所示。


1．1 同步移相電路

同步移相電路由鋸齒波發生器和電壓比較器組成。

同步變壓器和整流變壓器接在同一電源上，用同步變壓器的次級電壓控制鋸齒波的發生器中三極管的導通，從而保證了觸發脈沖和主電路電源同步。

鋸齒波與直流電平通過電壓比較器比較可得到寬度變化的矩形波。調節電壓比較器的輸入電壓即可改變輸出波形的前沿位置，從而達到了移相的目的。

該設計由LM311構成電壓比較器。LM311在使用應注意：電源由0．01μF的瓷片電容旁路；兩個輸入腳之間接一個100～1 000 pF的電容，以便產生更整齊的比較器輸出波形；短接管腳5和管腳6；為濾除和減弱輸出信號的震蕩，在比較器輸出端的上拉電阻兩端并接一個容量適當的電容。如圖2所示。


1．2 寬脈沖的形成電路
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鎖相環與CD4017組成的6倍頻電路，是利用分頻器實現倍頻功能的電路，倍頻電路的輸出信號頻率是輸入信號頻率的6倍。電路原理圖如圖3所示。


6分頻器CD4017可輸出Q0～Q5六路間隔、脈寬都為60°的脈沖，通過或門關系可得到與之相對應的6路信號，彼此間隔為60°，脈寬為120°的脈沖，波形圖如圖4所示。


觸發電路根據觸發脈沖的寬度有單寬觸發和雙窄觸發。實踐證明單寬觸發比雙窄觸發穩定。

鎖相環入鎖時，具有“捕捉”信號的能力，可在某一范圍內自動跟蹤輸入信號的變化。若電網頻率變化時，鎖相環會自動追蹤，增強了電路的可靠性。

1．3 脈沖列觸發原理

在觸發脈沖裝置中，單寬觸發一般用光耦隔離，脈沖寬度可得到保持，但光耦需獨立電源供電，增加了相應的配套設備；雙窄觸發一般用脈沖變壓器隔離。若單寬用脈沖變壓器隔離，會出現過飽和現象。為了避免過飽和現象，采用一高頻信號分別和寬脈沖相與，得出與之相對用的6組脈沖信號。

1．4 放大驅動電路

放大驅動電路是由三極管和脈沖變壓器組成。該電路的作用是對6組脈沖信號進行放大隔離，得到具有足夠功率、可靠觸發可控硅的觸發信號。
2 與傳統整流電路的比較
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與傳統六脈波整流電路相比，此電路的復雜程度很低，如表1所示。


3 實驗波形

圖5(a)的波形是同步移相電路中LM311的兩個輸入端的波形，調節同步移相電路的R3，得到波形較陡的鋸齒波；調節R7，可改變它第3腳的輸入電平，得到前沿位置的變化的矩形波，從而達到移相的目的，且頻率為工頻頻率50 Hz，如圖5(b)所示的信號線1。信號線1輸入到6倍頻電路中，可得到是對應的倍頻波形，即圖5(b)所示的信號線2，它的頻率是300 Hz，是輸入信號1的6倍。



為了安全，采用峰值為40 V的三相交流電源進行整流。當三相橋式全控整流電路的負載是電阻時，可得到如圖6所示的整流波形，可發現每一個周期中整流輸出電壓波形都由6段線電壓組成。圖6(a)是控制角α=30°時的整流波形，最大值為40 V；圖6(b)是α=60°時的整流波形，此時整流輸出電壓仍連續。α=60°是整流輸出電壓連續和斷續的臨界點，當α>60°時，整流輸出電壓斷續。圖6中示波器的參數：CH120．0 V，M5．00ms。

4 結語

該電路的核心是利用鎖相環的倍頻原理產生6組觸發信號。實驗證明，設計的電路結構簡單，調試少，元件少，故障少，成本低，經濟效益高。若加以完善，會帶來很高的社會價值。

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