第07章辅助元器件和系统

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1、第7章辅助元器件和系统7辅助元器件和系统7.1触发控制器7.2过电流保护和过电压保护7.3开关器件的开通、关断过程及安全工作区7.4缓冲器7.5电感（电抗器）、方波变压器和脉冲变压器7.6滤波器7.7散热系统7.8控制系统和辅助系统小结电力电子变换器中，周期性地改变开关的通、断状态，可实现DC/DC、DC/AC、AC/DC、AC/AC电力变换和控制。电力电子变换器中除开关电路外，还必须有一些辅助元器件和系统，如触发驱动器、过流过压保护系统、缓冲器、电感、电容、变压器、滤波器、散热系统、辅助电源、控制系统等。本章介绍这些辅助元器件和系统7.0辅助元器件和系统电力电子变换器系统框图示例7.1

2、触发控制器触发控制器从控制系统接收控制信号，经过处理后输出触发驱动电压(电流)，开通或关断元器件，不同的开关器件，不同的应用情况，要求不同的触发驱动器，已有各类开关元器件的触发驱动器可供选用。7.1触发控制器7.1.1晶闸管SCR触发驱动器7.1.2GTO的触发驱动器7.1.3BJT的驱动器7.1.4P-MOSFET、IGBT的驱动器图7.1有隔离变压器的SCR驱动器SCR只要求有脉冲电流触发其开通，脉冲电流Ig上升沿要陡，强触发数值要足够大（脉冲足以使SCR立即开通）7.1.1晶闸管SCR触发驱动器7.1.1晶闸管SCR触发驱动器(续1)由发光二极管LED和光控晶闸管LAT组成光电耦合

3、隔离较变压器隔离电磁干扰小，但光控晶闸管LAT必须能承受电路的高压快速光耦响应时间可小于1.5μs高压电力系统、直流输电等用的SCR触发器大都采用光纤电缆传送驱动信号7.1.2GTO的触发驱动器GTO要求有正值门极脉冲电流+Ig触发其开通，负值脉冲电流-Ig使其关断MOS管M1、M2接收从控制系统输入的高频互补式方波电压后，向GTO输出+Ig触发其开通，并使C充电。要关断已处于通态的GTO（M1、M2已无输入信号）时，需触发开通SCR，C放电形成-Ig，关断GTOBJT理想驱动条件及理想波形7.1.3BJT的驱动器基极驱动电流的波形：晶体管开通的瞬间，驱动电流应有足够陡的前沿和比稳态

4、驱动电流大得多的前沿峰值电流，以保证晶体管迅速进入饱和状态；基极电流的稳态值：应使晶体管处于饱和或临界饱和状态，以降低通态损耗；驱动电流后沿加一个较大的负电流：以保证迅速地将晶体管b-e之间的结间存储电荷抽出，加快关断过程，降低开关损耗，并有利于提高开关频率。基极驱动电路必须隔离，响应快，波形不失真。有过流或晶体管进入放大区工作的保护功能。7.1.3BJT的驱动器(续1)BJT要求有正值基极电流+IB强触发开通，并要求有持续的较小的驱动电流，保持其通态。最好有-IB使其关断时间缩短，有较小的负基极电流维持其可靠的断态与R并联的C提供了强触发+IG输入端P为低电平时，TR1通，TR2通，有

5、+iG驱动BJT输入端为高电平时，TR1断，TR3通，C经TR3放电，形成BJT关断所需的-iBP点有输入信号时，反相器输出VB=0，光耦驱动器TL1导通使A点为高电位，经R1使T1导通，为BJT提供+IB当P点无输入信号时，VP=0，光耦驱动LT2导通，使A点为低电位，T2导通，C经T2、R2放电，为BJT提供关断电流-IB7.1.3BJT的驱动器(续2)BJT除了上面讲到的那些驱动器外，还有这样的一些驱动电路7.1.3BJT的驱动器(续3)7.1.4P-MOSFET、IGBT的驱动器一般选取正UGE=12~15V，关断过程中，为尽快使栅极输入电容放完电，并将P-MOSFET或IGB

6、T置于反偏的最大安全工作区，应施加一负偏压UGE，但它受IGBT的GE间最大反向耐压限制，一般取-2~-10V7.1.4P-MOSFET、IGBT的驱动器(续1)P-MOSFET、IGBT等都是电压型驱动器件，要求有持续的电平+VG使其开通并保持其通态；关断时最好加持续的负电平-VG，并维持其可靠的断态P有正信号输入时，AM截止，开通P-MOSFET；P=0时，AM开通，C放电，P-MOSFET截止7.1.4P-MOSFET、IGBT的驱动器(续2)P有正信号输入时，放大器输出A点正电位使T1导通，P-MOSFET开通，并保持通态P无信号输入时，A点为负电位，T2导通，稳压管DZ两端电压

7、抽出C电荷，并在P-MOSFET管上栅-源极加负压，使其关断并保持断态7.2过电流保护和过电压保护7.2.1过电流保护7.2.2过电压保护7.2.3开关管串并联均压均流保护7.2.1过电流保护可同时采用多种过流(过载、短路)保护，各尽所能协调配合，实现可靠地选择性保护。电子保护：动作阈值高，延时小，封锁脉冲，停机快速熔断器：既可作短路保护又可作过载保护SCR被触发导通，烧断熔断器，切断电路开关管设死区延时开通，防止直通7.2.2过