电力电子器件的门极控制电路

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1、第八章电力电子器件的门极控制电路电力电子装置－－主电路、控制电路控制电路的作用：将给定信号转换为主电路开关器件所需的触发脉冲信号，以使主电路实现相应功能。March30,20001北方交通大学电气工程系控制电路的构成：控制电源控制脉冲产生电路门极控制电路同步信号产生电路检测、反馈电路保护电路显示、报警电路March30,20002北方交通大学电气工程系本章主要内容：掌握晶闸管对触发电路的要求，了解晶体管移相触发电路及同步电源的选择，掌握GTO、IGBT、MOSFET等器件对触发电路的要求。重点：掌握IGBT触发电路。March30,20

2、003北方交通大学电气工程系第一节晶闸管对触发电路的要求触发脉冲的作用：决定晶闸管导通时刻，提供门极触发电流。触发脉冲参数要求：触发电流－－大于额定值，保证可靠触发触发脉冲宽度－－使阳极电流大于擎住电流强触发－－提高di/dt的承受能力触发功率－－需要功率放大电路March30,20004北方交通大学电气工程系触发脉冲形式要求：正向脉冲－－门极对阴极为正电压脉冲形式－－宽脉冲、窄脉冲、脉冲列与主电路同步－－保持固定相位关系与主电路隔离－－高、低压电源隔离抗干扰能力－－防止误触发March30,20005北方交通大学电气工程系第三节晶体管移

3、相触发电路控制电压UK--触发角--输出电压Ud垂直移相原理：同步信号uT与UK的交点决定触发时刻UK垂直移动，交点对应相位变化(移相)March30,20006北方交通大学电气工程系垂直移相方式：串联垂直移相并联垂直移相March30,20007北方交通大学电气工程系同步信号为正弦波的移相触发电路基本环节：同步移相环节、脉冲形成环节功率放大环节、隔离输出环节March30,20008北方交通大学电气工程系March30,20009北方交通大学电气工程系uT的选择原则：UK=0时，Ud=0，对应=90°March30,200010

4、北方交通大学电气工程系UK与uT没有交点，触发脉冲丢失防止方法：信号合成，限制min、min。March30,200011北方交通大学电气工程系同步信号为锯齿波的移相触发电路特点：锯齿波同步信号不受电网波动影响UK与成线性关系March30,200012北方交通大学电气工程系第五节触发电路同步信号的选择同步信号选择原则：使UK=0时，Ud=0。选择依据：整流电路形式触发电路形式变压器接线形式March30,200013北方交通大学电气工程系例一：三相全控桥、正弦波触发电路UK=0时，对应=90°同步信号滞后于阳极电压120°T1管

5、：阳极电压：ua同步信号：uT1=ubT2管：阳极电压：–uc同步信号：uT2=–uaMarch30,200014北方交通大学电气工程系例二：三相全控桥、锯齿波触发电路原则：锯齿波起点对应=0°，即uT的180°对应ua的30°同步信号超前于阳极电压150°主变压器接线形式：/Y–11同步变压器接线形式：Y/Y–12/6March30,200015北方交通大学电气工程系同步信号与阳极电压对应关系：晶闸管：T1T2T3T4T5T6阳极电压：+ua–uc+ub–ua+uc–ub同步信号：–uTa+uTc–uTb+uTa–uTc+uTbMa

6、rch30,200016北方交通大学电气工程系第六节GTO的门控电路GTO门控电路的特点：GTO的开通、关断分别由开通电路、关断电路完成。开通过程与SCR相似。维持导通需加正向偏置电流。关断时需要足够大的关断电流及能量。March30,200017北方交通大学电气工程系March30,200018北方交通大学电气工程系GTO的主要缺点：关断电流大，约为阳极电流的20%33%控制电路复杂，GTO易烧损。关断电路的实现：由外加负电源提供关断电流。由储能电容器提供关断能量。关断电路输出级功率元件：SCR、GTR、MOSFETMarch30,2

7、00019北方交通大学电气工程系用SCR关断GTO的门控电路：March30,200020北方交通大学电气工程系用GTR关断GTO的门控电路：March30,200021北方交通大学电气工程系用MOSFET关断GTO的门控电路：March30,200022北方交通大学电气工程系第八节MOSFET和IGBT的驱动电路场控型器件，驱动简单，驱动功率小。基本控制原理：开通：为栅极电容提供充电电流。关断：为栅极电容提供放电回路。为了提高开关频率，减小开通、关断时间，充电、放电电流不能太小。March30,200023北方交通大学电气工程系驱动电路

8、形式：直接驱动隔离驱动（变压器隔离、光耦隔离）两种直接驱动电路：March30,200024北方交通大学电气工程系脉冲变压器隔离的驱动电路：March30,200025北方交通大学电气工程系光