第九章 电力电子技术—电力电子器件应用的共性问题

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1、第九章电力电子器件应用的共性问题本章主要内容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和并联应用9.1电力电子器件的驱动驱动电路——电力电子主电路与控制电路之间的接口使器件工作在较理想开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗对装置效率、可靠性和安全性有重要意义一些保护措施设在驱动电路中，或通过驱动电路实现基本任务——将信息电子电路的信号按照控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，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则既要提供开通

2、控制信号，又要提供关断控制信号1.概述9.1电力电子器件的驱动驱动电路需要提供电气隔离光隔离一般采用光耦合器磁隔离通常是脉冲变压器驱动电路分类按驱动信号性质——电流驱动型——电压驱动型1.概述普通型高速型高传输比型SCR驱动电路常称为触发电路驱动电路具体形式——分立元件——专用集成驱动电路9.1电力电子器件的驱动2.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SCR在需要的时刻由阻断转为导通还包括对触发时刻进行控制的相位控制电路IIMt1t2t3t4应满足的要求应保证SCR可靠导通应有足够的

3、幅度触发脉冲应不超过SCR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应有良好抗干扰性能、温度稳定性及与主电路电气隔离9.1电力电子器件的驱动3.典型全控型器件的驱动电路电流驱动型器件的驱动电路GTO——开通控制与普通SCR相似，但脉冲前沿幅值和陡度要求高，在导通期间需加正门极电流；关断需加负门极电流，幅值和陡度要求更高——一般用于大容量电路场合——驱动电路包括开通驱动电路、关断驱动电路和门极反偏电路——分为脉冲变压器耦合式和直接耦合式OttOuGiG9.1电力电子器件的驱动3.典

4、型全控型器件的驱动电路电流驱动型器件的驱动电路GTR——开通驱动电路应使其处于准饱和导通，不进入放大区和深饱和区——关断时，施加负基极电流可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负偏压tOib9.1电力电子器件的驱动3.典型全控型器件的驱动电路电压驱动型器件的驱动电路电力MOSFET、IGBT——为快速建立驱动电压，要求驱动电路具有较小的输出电阻——电力MOSFET开通的栅源极间驱动电压一般取10~15V，IGBT开通的栅射极间驱动电压一般取15~20V——关断时施加一定幅值负

5、驱动电压（一般取-5~-15V），可减小关断时间和关断损耗9.2电力电子器件的保护1.过电压的产生及过电压保护过电压包括外因过电压和内因过电压外因过电压——操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起的过电压——雷击过电压内因过电压——换相过电压：SCR或与全控型器件反并联的续流VD在换相结束后，在恢复阻断能力前，有反向电流，在恢复后，其急剧减小，由线路电感在SCR或VD两端感应出过电压——关断过电压：全控型器件在较高频率下工作，当器件关断时，正向电流迅速降低使线路电感在器件两端感应出的过电压9.2电力电

6、子器件的保护1.过电压的产生及过电压保护抑制措施抑制外因过电压——采用RC过电压抑制电路抑制内因过电压——RC3和RCD对大容量的电力电子装置——可采用反向阻断式RC电路单相三相9.2电力电子器件的保护2.过电流保护过电流包括过载和短路过电流保护措施快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器是常用措施，可同时采用几种过电流保护措施电子电路作为第一保护措施，快熔在短路时保护部分区段，直流快速断路器在电子电路动作后保护，过电流继电器在过载时动作9.2电力电子器件的保护2.过电流保护快熔最有效，应用最广，保

7、护方式不同全保护：过载、短路均由快熔进行保护，适用于小功率装置或器件裕度较大的场合短路保护：快熔只在短路电流较大的区域起保护作用对重要且易发生短路的SCR设备，或难用快熔的全控型器件，需采用电子电路进行过电流保护常在全控型器件驱动电路中设置过电流保护环节，这对器件过电流响应最快即吸收电路，用于抑制电力电子器件内因过电压、du/dt或者过电流和di/dt，减小器件开关损耗分类一关断缓冲电路(即du/dt抑制电路)：用于吸收器件关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗开通缓冲电路(即di/d

8、t抑制电路)：用于抑制器件开通时电流过冲和di/dt，减小开通损耗复合缓冲电路：关断缓冲电路和开通缓冲电路结合分类二耗能式缓冲电路：其储能元件能量消耗在吸收电阻上馈能式缓冲电路：其储能元件能量回馈给负载或电源，也称无损吸收电路缓冲电路专指关断缓冲电路，开通缓冲电路叫di/dt抑制电路9.2电力电子器件的保护3.缓冲电路在无缓冲电路情况下，di/dt很大，关断时du/dt很大，并出现很高的过电压关断过程SCR一般只承受换相过电压，没有关断过电压问题，关断时也没有较大的d