电力电子器件的驱动和保护课件.ppt

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1、第三节电力电子器件的驱动和保护本章重点第一节晶闸管触发电路第二节电力电子器件的驱动第三节电力电子器件的保护第四节电力电子器件的缓冲电路本章小结本章重点掌握触发电路的基本要求、电路构成及工作原理；熟悉电力电子器件的驱动要求和驱动电路的原理及组成；掌握电力电子器件的各种保护及扩容方法；了解电力电子器件的缓冲电路的原理和作用；第一节晶体管触发电路1.简介：为了减少门极损耗与确保触发时刻的准确性，门极电压、电流均采用脉动形式。一、对晶闸管触发电路的要求1）触发信号应有足够的功率（电压、电流）1.电压、电流必须大于产

2、品提供的参数；2.不得超过规定的门极最大允许峰值电压、电流2）对触发信号的波形要求1.脉冲有一定宽度：保证触发间阳流能到达IL；2.脉冲前沿叠加强触发：快速可靠触发（大功率）3）触发脉冲的同步及移相范围1.同步：触发脉冲与阳极电压（电源电压波形）保存固定的相位关系；移相范围：见书31页表1-5，见书49页表2-14）防止干扰与误触发误导通：由于干扰信号进入门极电路而引起误导通。处理对触发电路进行屏蔽；隔离等干扰措施；二、晶体管触发电路2.1单结晶体管触发电路1.优点：简单、可靠、触发脉冲前沿陡坡、抗干扰能力

3、强、温度补偿性能；2.1.1单结晶体管的结构与特性1.结构（见书33页，图1-22）（第一基极b1第二基极b2发射极e）又称双基管它是一种特殊的半导体器件，有三个引出端，从图1-22中可知其只有一个PN结，又称单结晶体管。2.特性与单结晶体管振荡电路2.1.2单结晶体管自激振荡电路2.1.3单结晶体管触发电路以单相半控桥单结晶体管触发电路为例；见flash模拟。动画演示2.2晶闸管相控触发电路一、晶闸管对触发电路的要求（1）触发信号可为直流、交流或脉冲电压；（2）触发脉冲应有足够的功率；（3）触发脉冲应有一

4、定的宽度，脉冲的前沿应尽可能陡；（4）触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。二、常用的触发脉冲信号（a）为正弦波触发脉冲信号。前沿不陡，触发准确性差，仅用在触发要求不高的场合；（b）尖脉冲。生成较容易，电路简单，也用于触发要求不高的场合；（c）矩形脉冲；（d）强触发脉冲。前沿陡，宽度可变，有强触发功能，适用于大功率场合；（e）双窄脉冲。有强触发功能，变压器耦合效率高，用于控制精度较高，感性负载的装置；（f）脉冲列。具有双窄脉冲的优点，应用广泛。三、脉冲电路与晶闸管的连接方式1.直

5、接连接：操作不安全，主电路干扰触发电路。2.光耦合器连接：输入和输出间电隔离，绝缘性能好，抗干扰能力强。3.脉冲变压器耦合连接：有良好的电气绝缘。四、同步信号为锯齿波的触发电路动画演示1、脉冲形成与放大环节脉冲形成环节由V4、V5构成；放大环节由V7、V8组成。控制电压uco加在V4基极上，触发脉冲由脉冲变压器TP二次输出。1、脉冲形成与放大环节当V4的基极电压uco=0时，V4截止。电源+E1经R11供给V5基极电流，使V5饱和导通。所以V5集电极电压接近-E1，V7、V8处于截止状态，无脉冲输出。

6、电源+E1经R9、V5的发射极到-E1对电容C3充电，充满后电容端电压接近2E1，极性如图所示。1、脉冲形成与放大环节当uco≥0.7V时，V4导通。A点电位从+E1突降到1V，由于电容C3两端电压不能突变，所以V5基极电位也突降到-2E1，V5基射极反偏置，V5立即截止。它的集电极电压由-E1迅速上升到钳位电压2.1V时，使得V7、V8导通，输出触发脉冲。1、脉冲形成与放大环节同时电容C3由+E1经R11、VD4、V4放电并反向充电，使V5基极电位逐渐上升。直到V5基极电位ub5>-E1，V5又重新导通。

7、这时V5集电极电压立即降到-E1，使V7、V8截止，输出脉冲终止。脉冲前沿由V4导通时刻确定，脉冲宽度由反向充电时间常数R11C3决定。2、锯齿波的形成和脉冲移相环节锯齿波电压形成电路由V1、V2、V3和C2等元件组成，其中V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路。当V2截止时，恒流源电流I1C对电容C2充电，所以C2两端的电压uC为uC按线性增长，即ub3按线性增长。调节电位器RP2，可以改变C2的恒定充电电流I1C。当V2导通时，因R4很小，所以C2迅速放电，使得ub3电位迅速降到零伏附近。当V2周期性地

8、导通和关断时，ub3便形成一锯齿波。射极跟随器V3的作用是减小控制回路电流对锯齿波电压ub3的影响。V4基极电位由锯齿波电压、控制电压uco、直流偏移电压up三者叠加所定，它们分别通过电阻R6、R7、R8与V4基极连接。根据叠加原理，先设uh为锯齿波电压ue3单独作用在基极时的电压，其值为所以uh仍为锯齿波，但斜率比ue3低。同理，直流偏移电压up单独作用在V4基极时的电压为控制电压uco单独作用在V4基极时的电