电力电子第9章电力电子器件应用的共性问题

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1、第9章电力电子器件应用的共性问题9.1电力电子器件的驱动9.2电力电子器件的保护9.3电力电子器件的串联使用和并联使用9.1.1电力电子器件驱动电路概述9.1.2晶闸管的触发电路9.1.3典型全控型器件的驱动电路9.1电力电子器件的驱动驱动电路——主电路与控制电路之间的接口，使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，提高装置的运行效率、可靠性和安全性9.1.1电力电子器件驱动电路概述1、驱动电路的基本任务1）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2）驱动电路还要提供控

2、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9.1.1电力电子器件驱动电路概述3）对器件或整个装置的一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现◆光隔离一般采用光耦合器☞光耦合器由发光二极管和光敏晶体管组成，封装在一个外壳内。☞有普通、高速和高传输比三种类型。◆磁隔离的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。ERERERa)b)c)UinUoutR1ICIDR1R1图9-1光耦合器的类型及接法a)普通型b)高速型c)高传输比型9.1.1电力电子器件驱动电路概述电流驱动型：GTO、GTR电压驱动

3、型：MOSFET、IGBT3、驱动电路的发展趋势分立元件→专用集成驱动电路2、驱动电路的分类晶闸管的驱动电路常称为触发电路9.1.1电力电子器件驱动电路概述■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。◆晶闸管触发电路往往包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路。9.1.2晶闸管的触发电路IIMt1t2t3t4图9-2理想的晶闸管触发脉冲电流波形t1~t2脉冲前沿上升时间（<1s）t1~t3强脉冲宽度IM强脉冲幅值（3IGT~5IGT）t1~t4脉冲宽度I脉冲平顶幅值（1.5IGT~2IGT）1、

4、触发电路应满足下列要求1）宽度保证晶闸管可靠导通，比如对感性和反电动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发。2)有足够的幅度，寒冷场合，幅度应增大为器件最大触发电流的3~5倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达1~2A/s。3）触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。4)有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。9.1.2晶闸管的触发电路IIMt1t2t3t4t1~t2脉冲前沿上升时间（<1s）t1~t3强脉冲宽度IM强脉冲幅值（3IGT~5IGT）t1~t4脉冲宽度I脉冲平顶幅值（1

5、.5IGT~2IGT）2、理想的触发脉冲电流波形9.1.2晶闸管的触发电路◆由V1、V2构成的脉冲放大环节和脉冲变压器TM和附属电路构成的脉冲输出环节两部分组成。◆当V1、V2导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出触发脉冲。◆VD1和R3是为了V1、V2由导通变为截止时脉冲变压器TM释放其储存的能量而设的。◆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。9.1.2晶闸管的触发电路3、常见的晶闸管触发电路1、电流驱动型器件的驱动电路1）GTO对触发脉冲的要求：—开通：与SCR相似，但对脉冲前沿的幅值和陡度要求高，且一般需在整个

6、导通期间施加正门极电流—关断：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9.1.3典型全控型器件的驱动电路推荐的门极电压电流波形：1、电流驱动型器件的驱动电路1）GTO9.1.3典型全控型器件的驱动电路1、电流驱动型器件的驱动电路1）GTO两种类型：脉冲变压器耦合式：直接耦合式：能电气隔离，但变压器漏感使输出脉冲陡度受限，且其寄生L和C易出现寄生振荡和干扰可避免电路内部的相互干扰和寄生振荡，可得到较陡的脉冲前沿，因此目前应用较广，但功耗大，效率较低GTO驱动电路开通驱动电路关断驱动电路门极反偏电

7、路9.1.3典型全控型器件的驱动电路典型直接耦合式GTO驱动电路：1、电流驱动型器件的驱动电路1）GTO9.1.3典型全控型器件的驱动电路1、电流驱动型器件的驱动电路2）GTR对触发脉冲的要求：—开通：开通驱动电流应使GTR处于准饱和导通状态，使之正向压降较低又有利于关断—关断：关断时，施加一定的负基极电流有利于减小关断时间和关断损耗，关断后应在基射极之间施加一定幅值（6V左右）的负偏压9.1.3典型全控型器件的驱动电路理想的基极驱动电流波形：1、电流驱动型器件的驱动电路2）GTR9.1.3典型全控型器件的驱动电路—抗饱和电路（贝克箝位电路）：由箝位二

8、极管VD2和电位补偿二极管VD3构成—加速电容C2：为加速开通过程的电容。开通时，R5被C2短