电力电子器件应用的共性问题ppt课件.ppt

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1、第九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和并联使用9.1.1电力电子器件驱动电路概述■驱动电路1、是电力电子主电路与控制电路之间的接口。2、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。3、对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。4、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1、按控制目标的要求给器件施加开通或关断的信号。2、对半控型器件只需提供开通控制信号；对全控型器件则

2、既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。■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)高速型c)高传输比型■驱动电路的分类1、按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信

3、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。2、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。1、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。2、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。9.1.2晶闸管的触发电路■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1、触发脉冲的宽度

4、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。2、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。3、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。4、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。■常见的晶闸管触发电路1、由V2、V3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。2、当V2、V3导通时，通过脉冲变

5、压器向晶闸管的门极和阴极之间输出触发脉冲。3、VD1和R3是为了V2、V3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。图9-3常见的晶闸管触发电路◆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。OttOuGiG

6、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√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。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tOib图9-6理想的G

7、TR基极驱动电流波形图9-7GTR的一种驱动电路◆GTR☞开通的基极驱动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）的负偏压。☞GTR的一种驱动电路√包括电气隔离和晶体管放大电路两部分。√VD2和VD3构成贝克箝位电路，是一种抗饱和电路，可使GTR导通时处于临界饱和状态；√C2为加速开通过程的电容，开通时R5被C2短路，这样可以实现驱动电流的过冲，并增加前沿的陡度，加快开通。☞驱动GTR的集

8、成驱动电路中，THOMSON公司的UAA4002和三菱公司的M57215BL较为常见。图9-8电力MOSFET的一种驱动电路◆电力MOSFET和IGBT是电压驱动型器件。◆为快速建立驱动电压，要求驱动电路具有较小的输出电阻。◆使电力MOSFET开通的栅源极间驱动电压一般取10~15V，使IGBT开通的栅射极间驱动电压一般取15~20V。◆关断时施加一定幅值的负驱动电压（一般取-5~-1