电力电子器件应用的共性问题.ppt
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1、9-1,第9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,9-2,9.1 电力电子器件器件的驱动,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,9-3,9.1.1 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。
2、 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,9-4,9.1.1 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,9-5,9.1.1 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
3、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,9-6,9.1.2 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,图9-2 理想的晶闸管触发脉冲电流波形 t1t2脉冲前沿上升时间(1s) t1t3强脉宽度 IM强脉冲幅值(3IGT5IGT) t1t4脉冲宽度 I脉冲平顶幅值(1.5IGT2IGT),晶闸管的触发电路,9-7,承受反向电压
4、时,不论门极是否有触发电流,晶闸管都不会导通。 承受正向电压时,仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。 晶闸管一旦导通,门极就失去控制作用。 要使晶闸管关断,只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下 。 DATASHEET,晶闸管正常工作时的特性总结如下:,9.1.2 晶闸管的触发电路,9-8,9.1.2 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,9-9,9.1.3 典型全控型器件的驱动电路,(1) GTO GT
5、O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,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。,9-10,9.1.3 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,9-11,9.1.3 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
6、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。,图9-6 理想的GTR基极驱动电流波形,(2) GTR,9-12,9.1.3 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。,9-13,9.1.3 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
7、压一般1015V,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,9-14,9.1.3 典型全控型器件的驱动电路,(1) 电力MOSFET的一种驱动电路: 电气隔离和晶体管放大电路两部分,图9-8 电力MOSFET的一种驱动电路,专为驱动电力MOSFET而设计的混合集成电路有三菱公司的M57918L,其输入信号电流幅值为16mA,输出最大脉冲电流为+2A和-3A,输出驱动电压+15V和-10V。,9-15,9.1.3 典型全控型器件的驱动电
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