电力电子技术8.ppt

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1、§7.6电力电子器件的驱动7.6.1驱动电路概述驱动电路的作用：将控制信号转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通和关断的信号。是电力电子主电路与控制电路之间的接口。驱动电路需要提供控制电路与主电路之间的电气隔离。一般采用光隔离或磁隔离。磁隔离一般采用脉冲变压器。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。光隔离一般采用光电耦合器。光耦的三种类型：普通型、高速型和高传输比型。普通型光耦的输出特性和晶体管相似，只是其电流传输比IC/ID比晶体管的电流放大倍数小得多，一

2、般只有0.1~0.3。高传输比光耦的IC/ID要大得多。普通型的响应时间约为10s左右。高速光耦的光敏二极管流过的是反向电流，其响应时间小于1.5s。图7-15光耦合器的类型及接法a)普通型b)高速型c)高传输比型7.6.2晶闸管的触发驱动电路当开关管V1、V2导通时，电源电压E2几乎全部施加在脉冲变压器的原边绕组上（R2为限流电阻，一般取值很小），通过脉冲变压器磁耦合作用，在副边产生电压上正下负，经VD2和R4（限流）作用于晶闸管的门极和阴极之间输出触发脉冲。当V2关断时，原边电流急剧减小

3、，其di/dt<0，由楞次定律决定其原边产生下正上负的自感反电势，致使VD1导通，对原边电流形成续流通路。同时在副边也产生下负上正的电压，由于VD2反偏，副边形不成电流通路。VD3的存在使此时输出给门极G与阴极K之间的电压近似为零。VD3还具有防止负脉冲和其它干扰信号影响SCR工作的效果。图7-17常见的晶闸管触发驱动电路V1V2..GK若VD1和R3支路断开，在V2关断时会在原边形成很高的自感反电势，导致V2过压击穿。VD1和R3续流支路可以使V2在关断瞬间的集电极电位大为降低，并且R3越小，

4、则此电压越低。脉冲变压器难以传递宽脉冲。在V2管导通期间，原边电压u1≈E2，励磁电流i0将按照Ldi0/dt=u1所决定的电流变化率增加（L为变压器励磁电感）。由于V2管持续导通时间过长，i0会变得很大，从而将导致铁芯磁通饱和，副边的感应电压u2，根据u2=N2d/dt，将难以达到宽脉冲传输的要求。磁芯的截面积越小，越容易形成磁通饱和，则副边所得到的u2电压脉冲越窄。通常采用对输入宽脉冲信号进行高频调制的脉冲列触发方式。按一定占空比进行高频调制。在每一个窄脉冲高电平期间，V2管导通，励磁电

5、流的上升率为正，i0近直线上升。在V2管关断时，原边反电势作用使u1为负压，由VD1和R3支路为i0提供续流通路，其变化率为负值，i0开始下降，其下降速度决定于负压的大小。该负压由i0在R3上的压降提供（也可以用稳压管来代替R3）。i0的下降速度应保证在下一个窄脉冲到来之前，i0下降到零，从而使铁芯磁通减小到零，称作磁通复位。图7-17常见的晶闸管触发驱动电路V1V2..GK若V2管关断时的u1负值与其导通时的u1正值E2相等（V2管关断时的集电极电位比E2高出一倍），则要求此时输入脉冲列的占

6、空比最大不超过50%。uGK可以理解为u2经过整流之后的波形。若R3较小，u1值较小，对降低V2管所承受的电压有利，但会使i0的下降速度变慢。若占空比较大，会导致磁通不能复位到零，经过若干个窄脉冲作用之后，就会越积累越大，逐渐饱和，副边电压u1及SCR触发脉冲列的幅度会逐渐变小。R3的取值应该合理地选择，取值过大对磁通加快复位有利，但对V2管的耐压要求提高。实际上VD1和R3就是为了V1、V2管由导通变为截止时脉冲变压器释放储能而设置的。7.6.3全控型器件的驱动电流驱动型器件的驱动电路GT

7、O的驱动：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。典型的直接耦合式GTO驱动电路：高频变压器原边接50kHz方波，副边采用快恢复二极管整流提供三组直流电源：+5V；+15V；-15V。VD2、VD3、C2、C3构成倍压整流电路提供+15V电源。场效应管V1开通时，输出+15V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关断后通过电阻R3和R4分压提供门极负偏压。图7-20　典型的直接耦合式GTO驱动电路+1

8、5V+5V-15VGTR的驱动：基极驱动电流应使GTR处于准饱和导通状态。关断时，施加一定的负向基极电流有利于减小关断时间和关断损耗，关断后应在基射极之间施加一定的负偏压（6V左右）。抗饱和电路：常用贝克箝位电路。它由二极管VD2和电位补偿二极管VD3构成。当V过饱和使得集电极电位低于基极电位时，VD2就会自动导通，使多余的驱动电流流入集电极，维持Ubc≈0。使得V导通时始终处于临界饱和。加速电容C2：用于加快开通过程。开通时，R5被C2瞬间短路，实现驱动基流的前沿过冲，并增加前沿的陡度，加快开