电力电子技术33课件.pptVIP

9 辅助元器件和系统 器件开通过程分析 器件关断过程分析 安全工作区(SOA:Safe Operating Area)：晶体管可安全工作的电压和电流范围，限定条件： VTVCEO：KE线左侧 iTICM：NE线下方 PtPM，功率限制线(RFX)左下侧 关断缓冲电路（du/dt抑制电路）吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。 开通缓冲电路（di/dt抑制电路）抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。 复合缓冲电路——关断缓冲电路和开通缓冲电路的结合。 硬开关： 软开关： 零电压开通：开关开通前开关两端电压为零。 零电流关断：开关关断前开关电流为零。 零电压关断：与开关并联的电容能延缓开关关断后电压上升的速率，从而降低关断损耗。 零电流开通：与开关串联的电感能延缓开关开通后电流上升的速率，降低了开通损耗。 哈尔滨工业大学电气工程系 文件: 电力电子技术33.* 电力电子技术 辅助元器件和系统(1) 电力电子装置系统框图示例 触发驱动 保护显示 控制系统 辅助电源 T 1 T 2 T 3 T 4 V D T 1 -T 4 L v L i D i L v L i D i L i L v 指令 通讯 V D + - 利用电力电子器件组成开关电路，可实现各种电力变换和控制。 电力电子装置中除开关电路外，还必须有一些辅助元器件和系统。 电力电子装置中的辅助元器件和系统 驱动电路:驱动电路接收控制系统输出的控制信号，经处理后送出驱动信号给开关器件，控制开关器件的通、断状态。 过流过压保护系统：检测负载或开关器件的电流、电压，保护变换器中的开关器件，防止过流、过压损坏开关器件。 缓冲电路：在开通和关断过程中防止开关过压和过流，减小du/dt和di/dt，减小开关损耗。 电感(电抗器)和变压器：变压器变换主电路或控制系统中的电压，或用以实现原副方的电气隔离要求，电感则用于滤波、平波、均流、能量转换及减小电流变化率。 滤波器：提高由电源所获取的以及输出至负载的电力质量，作为电力变换器的一部分，滤波器常在变换器电路图中标出。 散热系统：散发开关器件和其他部件的功耗发热，减小开关器件的热应力，降低开关器件节温。 控制系统：实现变换器的实时控制．综合给定和反馈信号．经处理后为开关器件提供开通、关断信号,开机、停机信号和保护信号。 学习目的： 了解辅助元器件和系统的基本属性，以及它们对电力电子变换器工作的影响 本章重点学习驱动电路和缓冲电路 学时：2 电力晶极管、场效应晶体管以及绝缘栅双极性晶体管等全控型开关器件常用于高频电力变换和控制。开关过程对这些器件的安全运行和工作特性影响较大。 虽然电力晶极管是电流驱动型全控器件，而电场效应晶体管和绝缘栅双极性晶体管是电压驱动型全控器件。但它们在驱动信号作用下的开通过程以及在撤除驱动信号后(或施加反向驱动)的关断过程是类似的。 缓冲电路的作用是改善开通和关断两个过渡过程中开关器件的电压、电流变化特性，以减小开关损耗。 为了对开通和关断过程有一个基本的认识，本节统一地分析全控型开关器件的开关过程。 9.1 全控器件的开关过程及缓冲电路 9.1.1 全控器件的开关过程 以BUCK变换器为例说明器件的工作过程 假设if= Io恒定不变，开关过程中iT线性变化 断态： VG=0，iT=0， D续流Io， VT=VD，C点 通态： VG 0，iT=Io， D截止， VT=0，A点 开通：断态→通态， rT:∞ →0，C→A iT:0→Io，VT:VD → 0 关断：通态→断态 rT: 0 →∞，A→C iT:Io →0 ，VT: 0 → VD 开通过程中,工作点如何从C过渡到A？ 关断过程中,工作点如何从A过渡到C？ t1→t2: rT不变 延迟时间td t2→t3 : rT下降 电流上升时间triiT到io之前，D仍导通，所以VT=VD工作点：C→B t3→t4 : rT下降 电压下降时间tfv iT=io，D截止，VT→0工作点：B→A t5→t6: rT不变 存储时间ts t6→t7 : rT上升 电压上升时间trv VT到VD之前，D仍截止，所以iT=io工作点：A→B t7→t8 : rT 上升 电流下降时间tfi VT=VD ，D开始导通，iT→0工作点：B→C 9.1.2 全控器件的安全工作区 SOA 器件开关轨迹 开通轨迹CBA 关断轨迹ABC 部分轨迹超出了安全工作区！ 如何使开关轨迹总处于安全工作区之内？ 降低电源电压Vd或减小负载电流Io，使B点进入SOA边界线内。但可控功率（Vd×Io）却大幅减小。 为改进这一情况，在晶体管外围附