《器件应用基础》PPT课件

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1、第11章电力电子器件的应用基础9/19/20211北京交通大学电气工程学院本章内容11.1晶闸管触发电路11.3电力MOSFET和IGBT驱动电路11.4电力电子器件的串并联11.5器件使用中的保护措施11.6电力电子器件的缓冲电路9/19/20212北京交通大学电气工程学院11.1晶闸管触发电路一、概述电力电子装置——主电路、控制电路。主电路——用于电能变换：控制电路——将给定控制信号转换为能满足主电路开关器件要求的开关控制信号，以使主电路实现相应功能。控制电路——开关控制逻辑信号发生电路（通常称为控制电路）、功率放大电路（通常称为驱动电路）。9/19/20213北

2、京交通大学电气工程学院11.1晶闸管触发电路驱动电路的作用☆功率放大、整形作用：将来自控制电路的逻辑信号放大、整形为适合驱动电力电子器件的功率信号。隔离作用：提供主电路与控制电路之间的电气隔离环节，如光隔离或磁隔离。光隔离元件一般采用光耦合器磁隔离元件通常为脉冲变压器晶闸管控制电路通常称为晶闸管触发电路或晶闸管移相触发电路。9/19/20214北京交通大学电气工程学院11.1晶闸管触发电路二、对晶闸管触发电路的要求☆要求触发电路能产生满足以下要求的触发脉冲1、触发脉冲形式——可以是宽脉冲（脉冲列）、窄脉冲。2、触发脉冲应有足够的功率——要求触发电压和触发电流大于额定值，

3、保证可靠触发；但应小于最大允许峰值。一般触发电流取额定触发电流值的3~5倍。9/19/20215北京交通大学电气工程学院3、触发脉冲应有足够的宽度——保证在触发脉冲消失前阳极电流已大于擎住电流。4、触发脉冲应有足够的前沿陡度——以提高晶闸管导通速度，从而提高晶闸管承受的di/dt能力。要求触发电压前沿陡度>10V/us；触发电流前沿陡度达到1~2A/us。11.1晶闸管触发电路9/19/20216北京交通大学电气工程学院5、触发脉冲应与主电路电源电压同步——使每个周期触发脉冲都能在同一时刻出现，保证输出电压稳定。6、触发脉冲移相范围应满足电力电子装置的要求。11.1晶闸

4、管触发电路9/19/20217北京交通大学电气工程学院三、晶闸管触发电路的基本组成环节1、同步环节——提供触发脉冲的参考时刻信号；2、移相环节——产生能反映α角度的移相信号；3、脉冲发生环节——产生具有一定形式的触发脉冲，如宽脉冲（脉冲列）、窄脉冲或双窄脉冲；11.1晶闸管触发电路9/19/20218北京交通大学电气工程学院4、脉冲分配环节——将一定形式的触发脉冲按照主电路所要求的工作逻辑分配给各个晶闸管；（以上环节构成了开关控制逻辑信号发生电路，即控制电路。它可以由分立元件组成，也可以由微机组成或由专用集成电路组成）。5、功率放大环节——用于放大、整形和隔离。11.1

5、晶闸管触发电路9/19/20219北京交通大学电气工程学院四、常见的功放电路T1、T2构成脉冲放大环节；脉冲变压器TM和附属电路构成脉冲输出环节；T1、T2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；D1和R3是构成脉冲变压器能量泄放回路。11.1晶闸管触发电路TMR1R2R3T1T2R4+E1+E2D1D2D39/19/202110北京交通大学电气工程学院11.3电力MOSFET和IGBT的驱动电路一、概述电力MOSFET与IGBT的输入特性基本相同，因此两者的驱动电路也基本相同。所不同的是IGBT的输入电容较电力MOSFET的稍大，要求驱动电路提供的

6、驱动电流也稍大。驱动电路的形式直接驱动（用于单管）隔离驱动（变压器隔离、光耦隔离）☆9/19/202111北京交通大学电气工程学院驱动电路的构成分立元件驱动电路专用驱动模块☆抗干扰能力强、保护功能完善、性能可靠；集成化程度高、使用方便；应用普遍。电力MOSFET和IGBT的驱动电路9/19/202112北京交通大学电气工程学院（１）富士公司IGBT驱动模块电力MOSFET和IGBT的驱动电路9/19/202113北京交通大学电气工程学院（２）东芝公司IGBT驱动模块电力MOSFET和IGBT的驱动电路9/19/202114北京交通大学电气工程学院二、设计驱动电路要考虑的

7、主要因素☆柵极驱动电压UGE(UGS)柵极负偏电压-UGE(-UGS)柵极驱动电阻RG隔离用光耦电力MOSFET和IGBT的驱动电路１、柵极驱动电压UGE(UGS)UGE对管子通态损耗和短路电流有影响：UGE↑→UCE↓→通态损耗↓、短路电流↑一般取UGE＝15V9/19/202115北京交通大学电气工程学院电力MOSFET和IGBT的驱动电路2、柵极负偏电压-UGE(-UGS)加-UGE的主要原因：防止管子误导通管子在关断期间将承受较大的dUCG/dt，可能会关不断。加-UGE后可以提高关断可靠性。一般取负偏电压为：-5V或-10V9/