第9章电力电子器件应用的共性问题案例.ppt

* * * * * * * * 电力电子技术 * 9.1 电力电子器件的驱动 9.1.1 电力电子器件驱动电路概述 9.1.2 晶闸管的触发电路 9.1.3 典型全控型器件的驱动电路 * 9.1.1 电力电子器件驱动电路概述 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。 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，或通过驱动电路实现。 驱动电路的基本任务： 按控制目标的要求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。 驱动电路——主电路与控制电路之间的接口 * 9.1.1 电力电子器件驱动电路概述 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 ?磁隔离的元件通常是脉冲变压器 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 * 9.1.1 电力电子器件驱动电路概述 按照驱动信号的性质分，可分为电流驱动型和电压驱动型。 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。 分类 * 9.1.2 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。 晶闸管触发电路应满足下列要求： 脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通。 触发脉冲应有足够的幅度。 不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区域之内。 有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。 t I I M t 1 t 2 t 3 t 4 图9-2　理想的晶闸管触发脉冲电流波形 t1~t2?脉冲前沿上升时间（1?s）　t1~t3?强脉宽度 IM?强脉冲幅值（3IGT~5IGT） t1~t4?脉冲宽度　　I?脉冲平顶幅值（2.5IGT~2IGT） 晶闸管的触发电路 * 9.1.2 晶闸管的触发电路 V1、V2构成脉冲放大环节。 脉冲变压器TM和附属电路构成脉冲输出环节。 ?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。 图9-3 常见的晶闸管触发电路 常见的晶闸管触发电路 * 9.1.3 典型全控型器件的驱动电路 (1) GTO GTO的开通控制与普通晶闸管相似。 GTO关断控制需施加负门极电流。 图9-4　推荐的GTO门极电压电流波形 O t t O u G i G 1) 电流驱动型器件的驱动电路 正的门极电流 5V的负偏压 GTO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。 * 9.1.3 典型全控型器件的驱动电路 直接耦合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。 目前应用较广，但其功耗大，效率较低。 图9-5 典型的直接耦合式GTO驱动电路 +5V +10V -5V * 9.1.3 典型全控型器件的驱动电路 开通驱动电流应使GTR处于准饱和导通状态，使之不进入放大区和深饱和区。 关断GTR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。 t O i b 图9-6 理想的GTR基极驱动电流波形 (2) GTR * 9.1.3 典型全控型器件的驱动电路 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。 图9-7　GTR的一种驱动电路 驱动GTR的集成驱动电路中，THOMSON公司的 UAA4002和三菱公司的M57215BL较为常见。 VD 1 A V VS 0 V +10V +15V V 1 VD 2 VD 3 VD 4 V 3 V 2 V 4 V 5 V 6 R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 C 1 C 2 VD 5 贝克嵌位 设V饱和压降2V,各二极管压降1V,基极1.4V,导通时V为压降2.4V,避免过饱和. * 9.1.3 典型全控型器件的驱动电路 电力MOSFET和IGBT是电压驱动型器件。 为快速建立驱动电压，要求驱动电路输出电阻小。 使MOSFET开通的驱动电压一般10~15V，使IGBT开通的驱动电压一般15 ~ 20V。 关断时施加一定幅值的负驱动电压（一般取-5 ~ -15V）有利于减小关断时间和关断损耗。 在栅极串入一只低值电阻可以减小寄生振荡。 2) 电压驱动型器件的驱动电路 * 9.1.3 典型全控型器件的驱动电路 (1) 电力MOSFET的一种驱动电路： 电气隔离和晶体