第1章 电力电子器件应用的共性问题ppt课件.ppt

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1、第1章开关型变换器器件应用的共性问题1.1开关型变换器器件的驱动1.2开关型变换器器件的保护1.3开关型变换器器件的串联使用和并联使用1.4缓冲与吸收电路1.1开关型变换器器件的驱动1.1.1开关型变换器器件驱动电路概述1.1.2晶闸管的触发电路1.1.3典型全控型器件的驱动电路1.1.1开关型变换器器件驱动电路概述■驱动电路◆是开关型变换器主电路与控制电路之间的接口。◆良好的驱动电路使开关型变换器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

2、实现。■驱动电路的基本任务◆按控制目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。1.1.1开关型变换器器件驱动电路概述■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1-1光耦

3、合器的类型及接法a)普通型b)高速型c)高传输比型1.1.1开关型变换器器件驱动电路概述■驱动电路的分类◆按照驱动电路加在开关型变换器器件控制端和公共端之间信号的性质，可以将开关型变换器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。1.1.2晶闸管的触发电路IIMt1t2t3t4图1-2理想的晶闸管触发脉冲电流波形t1~t2脉冲前沿

4、上升时间（<1s）t1~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。☞

5、触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、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。1.1.2晶闸管的触发电路图1-3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。图为常见的带强触发的晶闸管触发

6、电路。使用整流桥可获得约50V的直流电源，在V2导通前，50V电源通过R15向C6充电，C7很大，C6很小，C6两端电压接近50V。当脉冲放大环节V1、V2导通时，C6迅速放电，通过脉冲变压器TM向晶闸管的门极和阴极之间输出强触发脉冲。当C6两端电压低于15V时，VD15导通，此时C6两端电压被钳位在15V，进入触发脉冲平稳阶段。当V1、V2由导通变为截止时，脉冲变压器储存的能量通过VD1和R3释放。图1-4晶闸管触发电路晶闸管的触发电路1.1.3典型全控型器件的驱动电路OttOuGiG图1-5推荐的GTO门极电压电流波形■电流驱动型器件的驱动电路◆G

7、TO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，以提高抗干扰能力。1.1.3典型全控型器件的驱动电路图1-6典型的直接耦合式GTO驱动电路☞直接耦合

8、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。