电力电子-陈坚-第7章.ppt

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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

2、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.

3、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

4、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)

5、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+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

6、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IGBT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

7、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

8、(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.