随着时间推迟至ub'与ua的交点，由于ub'与ua，两管继续导电，此时up=0。
之后ub'ub',电流才从VT6换至VT2。
此时变成VT1、VT2同时导电。
每隔60º有一个晶闸管换相。
每一组中的每一个晶闸管仍按三相半波的导电规律而各轮流导电120º。
图4α取不同值时输出电压波形
α=30º、α=60º和α=90º时输出电压波形如图4所示。
从图中可以看出，双反星形电路的输出电压波形与三相半波电路比较，脉动程度减小了，脉动频率加大一倍，f=300Hz。
在电感负载情况下，当α=90º时，输出电压波形正负面积相等，Ud=0，因而要求的移相范围为90º。
如果是电阻负载，则ud波形不应出现负值，仅保留波形中正的部分。
同样可以得出，当α=120º时，Ud=0，因而电阻负载要求的移相范围为120º。
双反星形电路是两组三相半波电路的并联，所以整流电压平均值与三相半波整流电路的整流电压平均值相等，在不同控制角α时Ud=1.17U2cosα。
比较双反星形电路与三相桥式电路可得：
三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联，且后者需用平衡电抗器；当变压器二次侧电压有效值U2相等时，双反星形电路的整流电压平均值Ud是三相桥式电路的1/2，而整流电流平均值Id是三相桥式电路的两倍；在两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系是一样的，整流电压ud和整流电流id的波形形状一样。
3触发电路设计
3.1触发电路选择
变流电路的功能通常是依靠电力半导体器件的可控性实现的，用于为电力半导体器件提供驱动信号的电路称为驱动电路。
晶闸管变流电路的功能是依靠晶闸管正相导通的可控性实现的。
经闸管由正向阻断状态转为正相导通状态时，必须在门极与阴极间施加足够的正向电压。
为了减少门极损耗并提高触发强度，触发电压常采用脉冲型信号。
一般晶闸管变流电路的控制框图如图5所示。
图中，同步电路获得与交流电源同步的正弦交流信号，并确定各元件自然换相点和移相范围；控制电路综合系统信息进行处理，产生和负载所需电压相适应的相位控制信号；移相控制电路接受相位控制信号，在移相范围内确定以自然换相点为计算起点的控制角，产生移相脉冲信号；驱动电路对该移相脉冲信号进行整形处理，产生所需幅值和宽度的触发脉冲信号。
图5晶闸管变流电路的控制框图
触发电路的类型很多,各有其特点。
在选择触发电路时，应根据系统的要求合理选择。
对于三相桥式全控整流电路，在其合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路在正常工作，需保证同时导通的两个晶闸管均有脉冲。
为此，可采用两种方法：
一种是使脉冲宽度大于
（一般取
～
），称为宽脉冲触发；另一种方法是，在触发某个晶闸管的同时，给前一个晶闸管补发脉冲，即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差
，脉宽一般为
～
，称为双脉冲触发。
双脉冲电路较复杂，但要求的触发电路输出功率小。
宽脉冲触发电路虽可少输出一半脉冲，但为了不使脉冲变压饱和，需将铁心体积做得较大，绕组匝数较多，导致漏感增大，脉冲前沿不够陡。
因此，常用的是双脉冲触发。
3.2触发电路
TC787是采用独有的先进IC工艺技术，并参照国外最新集成移相触发集成电路而设计的单片集成电路。
它可单电源工作，亦可双电源工作，主要适用于三相晶闸管移相触发和三相功率晶体管脉宽调制电路，以构成多种交流调速和变流装置。
它们是目前国内市场上广泛流行的TCA785及KJ（或KC）系列移相触发集成电路的换代产品，与TCA785及KJ（或KC）系列集成电路相比，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，只需一个这样的集成电路，就可完成3只TCA785与1只KJ041、1只KJ042或5只KJ（3只KJ004、1只KJ041、1只KJ042）（或KC）
系列器件组合才能具有的三相移相功能。
因此，TC787/TC788可广泛应用于三相半控、三相全控、三相过零等电力电子、机电一体化产品的移相触发系统，从而取代TCA785、KJ004、KJ009、KJ041、KJ042等同类电路，为提高整机寿命、缩小体积、降低成本提供了一种新的、更加有效的途径。
图6 TC787（或TC788）的引脚排列（引脚向下）
一、各引脚的名称、功能及用法如下
（1）同步电压输入端：
引脚1（Vc）、引脚2（Vb）及引脚18（Va）为三相同步输入电压连接端。
应用中，分别接经输入滤波后的同步电压，同步电压的峰值应不超过TC787/TC788的工作电源电压VDD。
（2）脉冲输出端：
在半控单脉冲工作模式下，引脚8（C）、引脚10（B）、引脚12（A）分别为与三相同步电压正半周对应的同相触发脉冲输出端，而引脚7（-B）、引脚9（-A）、引脚11（-C）分别为与三相同步电压负半周对应的反相触发脉冲输出端。
当TC787或TC788被设置为全控双窄脉冲工作方式时，引脚8为与三相同步电压中C相正半周及B相负半周对应的两个脉冲输出端；引脚12为与三相同步电压中A相正半周及C相负半周对应的两个脉冲输出端；引脚11为与三相同步电压中C相负半周及B相正半周对应的两个脉冲输出端；引脚9为与三相同步电压中A相同步电压负半周及C相电压正半周对应的两个脉冲输出端；引脚7为与三相同步电压中B相电压负半周及A相电压正半周对应的两个脉冲输出端；引脚10为与三相同步电压中B相正半周及A相负半周对应的两个脉冲输出端。
应用中，均接脉冲功率放大环节的输入或脉冲变压器所驱动开关管的控制极。
（3）控制端:
①引脚4（Vr）：
移相控制电压输入端。
该端输入电压的高低，直接决定着TC787/TC788输出脉冲的移相范围，应用中接给定环节输出，其电压幅值最大为TC787/TC788的工作电源电压VDD。
②引脚5（Pi）：
输出脉冲禁止端。
该端用来进行故障状态下封锁TC787/TC788的输出，高电平有效，应用中，接保护电路的输出。
③引脚6（Pc）：
TC787/TC788工作方式设置端。
当该端接高电平时，TC787/TC788输出双脉冲列；而当该端接低电平时，输出单脉冲列。
④引脚13（Cx）：
该端连接的电容Cx的容量决定着TC787或TC788输出脉冲的宽度，电容的容量越大，则脉冲宽度越宽。
⑤引脚14（Cb）、引脚15（Cc）、引脚16（Ca）：
对应三相同步电压的锯齿波电容连接端。
该端连接的电容值大小决定了移相锯齿波的斜率和幅值，应用中分别通过一个相同容量的电容接地。
（4）电源端
TC787/TC788可单电源工作，亦可双电源工作。
单电源工作时引脚3（VSS）接地，而引脚17（VDD）允许施加的电压为8～18V。
双电源工作时，引脚3（VSS）接负电源，其允许施加的电压幅值为-4～-9V，引脚17（VDD）接正电源，允许施加的电压为+4～+9V。
二、内部结构及工作原理简介
TC787/TC788的内部结构及工作原理框图如图2所示。
由图可知，在它们内部集成有三个过零和极性检测单元、三个锯齿波形成单元、三个比较器、一个脉冲发生器、一个抗干扰锁定电路、一个脉冲形成电路、一个脉冲分配及驱动电路。
它们的工作原理可简述为：
经滤波后的三相同步电压通过过零和极性检测单元检测出零点和极性后，作为内部三个恒流源的控制信号。
三个恒流源输出的恒值电流给三个等值电容Ca、Cb、Cc恒流充电，形成良好的等斜率锯齿波。
锯齿波形成单元输出的锯齿波与移相控制电压Vr比较后取得交相点，该交相点经集成电路内部的抗干扰锁定电路锁定，保证交相唯一而稳定，使交相点以后的锯齿波或移相电压的波动不影响输出。
该交相信号与脉冲发生器输出的脉冲（对TC787为调制脉冲，对TC788为方波）信号经脉冲形成电路处理后变为与三相输入同步信号相位对应且与移相电压大小适应的脉冲信号送到脉冲分配及驱动电路。
假设系统未发生过电流、过电压或其它非正常情况，则引脚5禁止端的信号无效，此时脉冲分配电路根据用户在引脚6设定的状态完成双脉冲（引脚6为高电平）或单脉冲（引脚6为低电平）的分配功能，并经输出驱动电路功率放大后输出，一旦系统发生过电流、过电压或其它非正常情况，则引脚5禁止信号有效，脉冲分配和驱动电路内部的逻辑电路动作，封锁脉冲输出，确保集成电路的6个引脚12、11、10、9、8、7输出全为低电平。
图7 TC787原理框图
三、基本设计特点
1．主要设计特点
（1）TC787适用于主功率器件是晶闸管的三相全控桥或其他拓扑结构电路的系统中作为晶闸管的移相触发电路。
而TC788适用于以功率晶体管（GTR）或绝缘栅双极晶体管（IGBT）为功率单元的三相全桥或其他拓扑结构电路的系统中作为脉宽调制波产生电路，且任一种芯片均可同时产生六路相序互差60°的输出脉冲。
（2）TC787/TC788在单、双电源下均可工作，使其适用电源的范围较广泛，它们输出三相触发脉冲的触发控制角可在0～180°范围内连续同步改变。
它们对零点的识别非常可靠，使它们可方便地用作过零开关，同时器件内部设计有移相控制电压与同步锯齿波电压交点（交相）的锁定电路，抗干扰能力极强。
电路自身具有输出禁止端，使用户可在过电流、过电压时进行保护，保证系统安全。
（3）TC787/TC788分别具有A型和B型器件，使用户可方便地根据自己应用系统所需要的工作频率来选择（工频时选A型器件，中频100～400Hz时选B型器件）。
同时，TC787输出为脉冲列，适用于触发晶闸管及感性负载；TC788输出为方波，适用于驱动晶体管。
因两种集成电路引脚完全相同，故增加了用户控制用印制电路板的通用性，使同一印制电路板只需要互换集成电路便可用于控制晶闸管或晶体管。
（4）TC787/TC788可方便地通过改变引脚6的电平高低，来设置其输出为双脉冲列还是单脉冲列。
图8整流电路的集成触发电路
3.3触发电路的定相
向晶闸管整流电路供电的交流侧电源通常来自电网，电网的频率不是固定不变的，而是会在允许内有一定的波动。
触发电路除了应当保证工作频率与主电路交流电源的频
图9主电路电压与同步电压关系示意图
率一致外，还应保证每个晶闸管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。
为保证触发电路和主电路频率一致，利用一个同步变压器，将一次侧接入为主电路供电的电网，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是一致的。
接下来就是触发电路的定相，即选择同步电压信号的相位，以保证触发脉冲相位正确。
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。
主电路电压与同步电压的关系如图6所示。
对于晶闸管VT1，其阳极与交流侧电压
相接，可简单表示为VT1所接主电路电压为+
，VT1的触发脉冲从
至
的范围为
～
。
采用锯齿波同步的触发电路时，同步信号负半周的起点对应于锯齿波的起点，通常使锯齿波的上升段为
，上升段起始的
和终了的
线性度不好，舍去不用，使用中间的
。
锯齿波的中点与同步信号
位置对应。
对于双反星形整流电路，使
的触发角
为
。
当
时为整流工作，
时为逆变工作。
将
确定为锯齿波的中点，锯齿波向前、向后各有
的移相范围。
于是
与同步电压的
对应，也就是
与同步电压的
对应。
对于其它五个晶闸管，也存在同样的对应关系，即同步电压应滞后于主电路电压
。
对于VT4、VT6和VT2，它们的电路电压分别为ua'、ub'和uc'。
它们的相电压分别与ua、ub和uc相差180º。
以上分析了同步电压与主电路电压的关系，一旦确定了整流变压器和同步变压器的接法，即可选定每一个晶闸管的同步电压信号。
图10给出了变压器接法的一种情况及相应的矢量图，其中主电路整流变压器为Dy11联结，同步变压器为Dy5y11联结，这时，同步电压应选取的结果如表1所示。
图10同步变压器和整流变压器的接法及矢量图
表1各晶闸管的同步电压（采用图8变压器接法时）
晶闸管
VT1
VT2
VT3
VT4
VT5
VT6
主电路电压
ua
uc'
ub
ua'
uc
ub'
同步电压
-usa
usc
-usb
usa
-usc
usb
为防止电网电压波形畸变对触发电路产生干扰，可对同步电压进行R-C滤波，当R-C滤波滞后角为
时，同步电压选取结果如表2所示。
表2各晶闸管的同步电压（有R-C滤波波滞后
）
晶闸管
VT1
VT2
VT3
VT4
VT5
VT6
主电路电压
ua
uc'
ub
ua'
uc
ub'
同步电压
usb
-usa
usc
-usb
usa
-usc
当变流形式不同，或整流变压器、同步变压器接法不同时，可参照上述例子确定同步电压信号。
4保护电路的设计
4.1过电流保护
电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流。
过电流分过载和短路两种情况。
图9给出了各种过电流保护措施及其配置位置，其中快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器是较为常用的措施。
一般电力电子装置均同时采用几种过电流保护措施，以提高保护的可靠性和合理性。
在选择各种保护措施时应注意相互协调。
通常，电子电路作为第一保护措施，快速熔断器仅作为短路时的部分区段的保护，直流民快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。
图11过电流保护措施及配置位置
采用快速熔断器（简称快熔）是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。
在选择快熔时应考虑：
1）电等级应根据熔断后快熔实际承受的电压来确定。
2）电流容量应按其在主电路中的接入方式和主电路连接形式确定。
快熔一般与电力半导体器件串联连接，在小容量装置中也可串接于阀侧交流母线或直流母线中。
快熔的
值应小于被保护器件的允许
值。
3）为保证熔体在正常过载的情况下不熔化，应考虑其时间-电流特性。
快熔对器件的保护方式可分为全保护和短路保护两种。
全保护是指不论过载还是短路均由快熔进行保护，此方式只适用于小功率装置或器件使用裕度较大的场合。
短路保护方式是指快熔只在短路电流较大的区域内起保护作用，此方式下需与其他过电流保护措施相配合。
快熔电流容量的具体选择方法可参考有关的工程手册。
对一些重要的且易发生短路的晶闸管设备，或者工作频率较高、很难用快速熔断器保护的全控型器件，需要采用电子电路进行过电流保护。
4.2过电压保护
电力电子装置可能的过电压分为外因过电压和内因过电压。
外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等，包括：
图12过电压抑制措施及配置位置
F—避雷器 D—变压器静电屏蔽层 C—静电感应过电压抑制电容
RC1—阀侧浪涌过电压抑制用RC电路 RC2—阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式RC电路
RV—压敏电阻过电压抑制器 RC3—阀器件换相过电压抑制用RC电路
RC4—直流侧RC抑制电路 RCD—阀器件关断过电压抑制用RCD电路
1）操作过电压：
由分闸、合闸等开关操作引起；
2）雷击过电压：
由雷击引起。
内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括：
1）换相过电压：
晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断，因而有较大的反向电流流过，当恢复了阻断能力时，该反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压；
2）关断过电压：
全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。
图13RC过电压抑制电路连接方式a）单相b）三相
图14反向阻断式过电压抑制用RC电路
电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种。
其中RC3和RCD为抑制内因过电压的措施，属于缓冲电路范畴。
外因过电压抑制措施中，RC过电压抑制电路最为常见，典型联结方式见图11。
RC过电压抑制电路可接于供电变压器的两侧（供电网一侧称网侧，电力电子电路一侧称阀侧），或电力电子电路的直流侧。
大容量电力电子装置可采用图12所示的反向阻断式RC电路。
5参数的设定和计算
双反星形电路是两组三相半波电路的并联，所以整流电压平均值与三相半波整流电路的整流电压平均值相等，在不同控制角α时
输出平均电压为：
Ud=1.17U2cosα（3）
将α=30º和U2=220V带入上式计算得Ud=223V
双反星形电路是两组三相半波电路并联，每组三相半波整流电流是负载电流的1/2，所以负载电流为：
Id=2Ud/R（4）
取R=10Ω，Id=44.6A
电流有效值与直流电流的关系为：
I=
Id（5）
将电流波形分解为傅里叶级数得,以a相电流为例，将电流负、正两半波得中点作为时间零点，则有：
（6）
由式（6）得电流基波和各次谐波有效值分别为
（7）
由式（5）和式（7）可得基波因数为
（8）
由于电流基波与电压的相位差仍为α，故位移因数为
（9）
由此算出功率因数为
（10）
把
代入计算得
（11）
整流电路的视在功率为：
S=UdId=223×44.6=9945.8W（12）
有功功率为：
P=Sλ=7956.64W（13）
6应用举例
6.1作为蓄电池充电器
本设计也可作为对蓄电池充电或一般工业用的直流稳压或稳流电源为适应蓄电池的不同组合和使用特点，产品的品种参数较多，选择使用比较方便。
晶闸管整流设备一般具有较优良的稳压稳流特性，可实现恒流和恒压充电。
电站（厂）使用的充电设备，输出电压一般较高，容量较大。
有一些产品具有逆变功能（可在两个象限工作），在进行蓄电池放电实验时，可直接将放电电能回馈电网无需专门设置放电负载。
而快速充电设备是专门对充电时间有特殊要求用户设计的，一般有较完整的控制性能。
6.2在温度控制上的应用
在抗生素生产企业电加热设备较为广泛的应用于生产过程中，在发酵车间菌种恒温室用电加热器来调节菌种室温度，以利于菌种的生长；在提炼车间的干燥设备用电加热器控制通风温度对药品半成品进行干燥除湿，以保证药品质量；在分装车间的隧道烘箱用电加热管加热，也是为了保证药品的质量。
在上述生产过程中，生产工艺的稳定、产品质量的提高以及国家药品生产管理规范的有关规定，都对其温度控制的精度和稳定性提出了严格的要求。
用常规的温度控制仪表组成的温度控制系统，由于温度参数的滞后性和电加热系统的非线性，使温度控制很难达到较高的精度，而基于模糊控制理论的智能型晶闸管调功器则能够消除调节死区，克服系统的滞后，控制系统的超调或欠调，成功地解决了控制精度的问题。
在农业生产中，一些农作物需要控制在一定的温度下，采用直流整流器对其进行控制。
可以达到恒温，恒压。
7心得小结
通过本次电力电子技术课程设计，我加深了对课本专业知识的理解，平常都是理论知识的学习，在此次课程设计中，真正做到了自己查阅资料、自己解决问题，对触发电路、保护电路等都有了更深刻的理
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