电力电子器件5-驱动和保护

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1、电力电子器件的驱动和保护电力电子器件驱动电路概述主电路与控制电路之间的接口,是将控制电路输出的控制信号隔离、放大以驱动功率开关器件。使电力电子器件工作在较理想的开关状态缩短开关时间，减小开关损耗对电力电子器件或整个装置的一些保护措施也往往就设在驱动电路中,获通过驱动电路来实现将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号；对半控型器件只需提供开通控制信号对全控型器件既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般采用光隔离或磁隔离光隔离一般采用光耦合器(光耦）；磁隔离的

2、元件通常是脉冲变压器。当脉冲较宽时，为避免铁心饱和，常采用高频调制和解调的方法。驱动电路的一般要求改善功率开关器件静态性能。驱动电路应保证驱动功率开关器件完全的导通和关断。导通时，通态压降小；关断时漏电流小。改善功率开关器件动态性能。对于同样的功率开关器件，采用不同的驱动波形将得到不同的动静态开关特性。因此，驱动电路的设计应该根据功率开关器件的开关性能，考虑改善器件的开关特性和减小器件的开关损耗。电隔离的要求。在许多应用场合要求控制电路与主电路电隔离；如在电路中有多个不共地的开关器件时，驱动电路的输出应与控制电路隔离，以防止不同电位的开关器件通过控制电路短接起来抗干扰性能的要求。

3、实际驱动电路的设计不仅要考虑以上的要求，而且还应该考虑提高抗干扰性能。防止器件误导通和误关断。电流驱动型和电压驱动型器件按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质来划分。目前的趋势是采用专用集成驱动电路双列直插式集成电路及将光耦隔离电路也集成在内的混合集成电路；为达到参数最佳配合，首选所用器件生产厂家专门开发的集成驱动电路。晶闸管的触发电路作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通。广义上讲，晶闸管触发电路还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路。触发电路应满足的要求触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通（门极电流应大于擎住电流）；触发脉冲应

4、有足够的幅度；不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区域之内；应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。晶闸管触发电路的原理解释V、V构成脉冲放大环节12（V1和V2接成达林顿结构）脉冲变压器TM和附属电路构成脉冲输出环节，这里利用了脉冲变压器原边的电压等于电感与电流变化率的乘积的原理在副边产生了触发脉冲开始的大电流；V、V导通时，通过脉冲变压器向晶闸12管的G和K之间输出触发脉冲；VD和R是为了V、V由导通变为截止时1312脉冲变压器TM释放其储存的能量而设计。在以后的电路中会多次出现这种电路的使用。为了获得触发脉冲波形中的强脉冲部分，还需适当附加其它电路环节

5、。典型全控型器件的驱动电路电流驱动型器件的驱动电路GTOGTO的开通控制与普通晶闸管相似，但对脉冲前沿的幅值和陡度要求高，（以保证多元GTO同时导通），且一般需在整个导通期间施加正门极电流；使GTO关断需施加负门极电流，对其幅值和陡度的要求更高，关断后还应在门阴极施加约5V的负偏压以提高抗干扰能力。GTO驱动电路通常包括开通驱动电路、关断驱动电路和门极反偏电路三部分，可分为脉冲变压器耦合式和直接耦合式两种类型；直接耦合式驱动电路可避免电路内部的相互干扰、寄生振荡以及由于间接耦合时脉冲变压器引起的前沿陡度下降，可得到较陡的脉冲前沿，因此目前应用较广，但其功耗大，效率较低。典型GTO

6、驱动电路的解释二极管VD和电容C提供+5V电压11VD、VD、C、C构成倍压整流电路提2323供+15V电压。VD和电容C提供-15V电压44V开通时，输出正强脉冲1开通时输出正脉冲平顶部分V关断而V开通时输出负脉冲23V关断后R和R提供门极负偏压334GTRGTR开通驱动电流应使GTR处于准饱和导通状态，使之不进入放大区和深饱和区；关断GTR时，施加一定的负基极电流有利于减小关断时间和关断损耗，关断后同样应在基射极之间施加一定幅值（6V左右）的负偏压极，维持U≈0。bcGTR的一种驱动电路，包括电气隔离和晶体管放大电路两部分二极管VD和电位补偿二极管VD构成贝23克箝位电路，即

7、一种抗饱和电路，负载较轻时，如V发射极电流全注入V，会使V5过饱和。有了贝克箝位电路，当V过饱和使得集电极电位低于基极电位时，VD会2自动导通，使多余的驱动电流流入集电电压驱动型器件的驱动电路栅源间、栅射间有数千皮法（PF)的电容，为快速建立驱动电压，要求驱动电路输出电阻小；使MOSFET开通的驱动电压一般10~15V，使IGBT开通的驱动电压一般15~20V；关断时施加一定幅值的负驱动电压（一般取-5~-15V）有利于减小关断时间和关断损耗；在栅极串入一只低值电阻（数十欧左右）