电力电子技术第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本章小结9.1电力电子器件的驱动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29.1.1电力电子器件驱动电路概述■驱动电路◆是电力电子主电路与控制电路之间的接口。◆良好的驱动电路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。◆对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。◆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。■驱动电路的基本任务◆按控制目

2、标的要求给器件施加开通或关断的信号。◆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控制信号，又要提供关断控制信号。39.1.1电力电子器件驱动电路概述■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

3、)高速型c)高传输比型49.1.1电力电子器件驱动电路概述■驱动电路的分类◆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，可以将电力电子器件分为电流驱动型和电压驱动型两类。◆晶闸管的驱动电路常称为触发电路。■驱动电路具体形式可为分立元件的，但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。59.1.2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~

4、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）■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。◆触发电路应满足下列要求☞触发脉冲的宽度应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。☞触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的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。☞触发脉冲应不超过

5、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。☞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。69.1.2晶闸管的触发电路图9-3常见的晶闸管触发电路■常见的晶闸管触发电路◆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。79.1.3典型全控型器件的驱动电

6、路OttOuGiG图9-4推荐的GTO门极电压电流波形■电流驱动型器件的驱动电路◆GTO和GTR是电流驱动型器件。◆GTO☞开通控制与普通晶闸管相似，但对触发脉冲前沿的幅值和陡度要求高，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。☞GTO一般用于大容量电路的场合，其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。幅值需达阳极电流的1/3左右，陡度需达50A/s，强负脉冲宽度约30s，负脉冲总宽约100s施加约5V的负偏压，以提高

7、抗干扰能力。89.1.3典型全控型器件的驱动电路图9-5典型的直接耦合式GTO驱动电路☞直接耦合式驱动电路√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；缺点是功耗大，效率较低。√电路的电源由高频电源经二极管整流后提供，VD1和C1提供+5V电压，VD2、VD3、C2、C3构成倍压整流电路提供+15V电压，VD4和C4提供-15V电压。√V1开通时，输出正强脉冲；V2开通时，输出正脉冲平顶部分；√V2关断而V3开通时输出负脉冲；V3关断后R3和R4提供门极负偏压。99.1.3典型全控型器件的驱动电路tOib◆GTR☞开通的基极驱动

8、电流应使其处于准饱和导通状态，使之不进入放大区和深饱和区。☞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，关断后同样应在基射极之间施加一定幅值（6V左右