9 电力电子器件的驱动详解.ppt

过电流——当变流装置内部某一器件击穿，或者出现短路，触发电路发生故障，外部出现过载，直流侧短路，可逆系统产生换流或逆变失败，以及电源电压过高或过低，缺相等，均可能引起电流超过正常工作电流。 9.2.2过电流的保护 常用措施如下图 过电流保护措施及配置位置 采用快速熔断器是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。一般有三种接法。 选择快熔时应考虑： (1)电压等级根据熔断后快熔实际承受的电压确定。 (2)电流容量按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定。 (3)快熔的I 2t值应小于被保护器件的允许I 2t值。 (4)为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间?电流特性。 快熔对器件的保护方式：全保护和短路保护两种 全保护：过载、短路均由快熔进行保护，适用于小功率装置或器件裕度较大的场合。 短路保护方式：快熔只在短路电流较大的区域起保护作用。 对重要的且易发生短路的晶闸管设备，或全控型器件（很难用快熔保护），需采用电子电路进行过电流保护。 常在全控型器件的驱动电路中设置过电流保护环节，响应最快 。 9.2.3 缓冲电路 缓冲电路又称为吸收电路，主要是用于抑制电力电子器件的内因过电压、 过电流、du/dt 、di/dt，减小器件的开关损耗。 缓冲电路又可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路，分别抑制du/dt 和di/dt。 关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起使用时称为复合缓冲电路。 若使用电阻吸收储能元件中的能量，则称为耗能式缓冲电路；若将储能元件中的能量回馈给负载或电源，则称其为馈能式缓冲电路。 通常缓冲电路专指关断缓冲电路，而将开通缓冲电路称为di/dt抑制电路。 缓冲电路作用分析 无缓冲电路： V开通时电流迅速上升，di/dt很大。 关断时du/dt很大，并出现很高的过电压。 有缓冲电路： V开通时：Cs通过Rs向V放电，使iC先上一个台阶，以后因有Li，iC上升速度减慢。 V关断时：负载电流通过VDs向Cs分流，减轻了V的负担，抑制了du/dt和过电压。 di/dt抑制电路和 充放电型RCD缓冲电路及波形 a) 电路 b) 波形 关断时的负载曲线 负载线ADC安全，且经过的都是小电流或小电压区域，关断损耗大大降低。 无缓冲电路时：uCE迅速升，L感应电压使VD通，负载线从A移到B，之后iC才下降到漏电流的大小，负载线随之移到C。 有缓冲电路时：Cs分流使iC在uCE开始上升时就下降，负载线经过D到达C。 关断时的负载线 充放电型RCD缓冲电路，适用于中等容量的场合。 下图表示出另两种，其中RC缓冲电路主要用于小容量器件，而放电阻止型RCD缓冲电路用于中或大容量器件。 另外两种常用的缓冲电路 RC吸收电路 放电阻止型RCD吸收电路 缓冲电路中的元件选取及其他注意事项 Cs和Rs的取值可实验确定或参考工程手册。 VDs必须选用快恢复二极管，额定电流不小于主电路器件的1/10。 尽量减小线路电感，且选用内部电感小的吸收电容。 中小容量场合，若线路电感较小，可只在直流侧设一个du/dt抑制电路。 ?对IGBT甚至可以仅并联一个吸收电容。 晶闸管在实用中一般只承受换相过电压，没有关断过电压，关断时也没有较大的du/dt，一般采用RC吸收电路即可。 9.3 电力电子器件器件的串联和并联使用 9.3.1 晶闸管的串联 9.3.2 晶闸管的并联 9.3.3 电力MOSFET和IGBT并联运行的特点 9.3.1 晶闸管的串联 目的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联。 问题：理想串联希望器件分压相等，但因特性差异，使器件电压分配不均匀。 静态不均压：串联的器件流过的漏电流相同，但因静态伏安特性的分散性，各器件分压不等。 承受电压高的器件首先达到转折电压而导通，使另一个器件承担全部电压也导通，失去控制作用。 反向时，可能使其中一个器件先反向击穿，另一个随之击穿。 静态均压措施： 选用参数和特性尽量一致的器件 采用电阻均压，Rp的阻值应比器件阻断时的正、反向电阻小得多。 晶闸管的串联 a)　伏安特性差异　b)　串联均压措施 动态不均压——由于器件动态参数和特性的差异造成的不均压。 动态均压措施： 选择动态参数和特性尽量一致的器件。 用RC并联支路作动态均压。 采用门极强脉冲触发可以显著减小器件开通时间上的差异。 降低电压额定值使用。 9.3.2 晶闸管的并联 目的：多个器件并联来承担较大的电流 问题：会分别因静态和动态特性参数的差异而电流分配不均匀。 均流措施： 挑选特性参数尽量一致的器件。 强迫分流法 动态均流 （1）采用均流电抗器 （2）采用均流互感器 用门极强脉冲触发也有助于动态均流。 当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方