电力电子技术第9章电力电子器件应用的共性问题方案.ppt

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使用和并联使用 本章小结 * 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 ■驱动电路 ◆是电力电子主电路与控制电路之间的接口。 ◆良好的驱动电路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 ◆按控制目标的要求给器件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。 * 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 ?光耦合器由发光二极管和光敏晶体管组成，封装在一个外壳内。 ◆磁隔离的元件通常是脉冲变压器 E R E R E R a ) b ) c ) U in U out R 1 I C I D R 1 R 1 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 ■驱动电路的分类 ◆按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质，可以将电力电子器件分为电流驱动型和电压驱动型两类。 ◆晶闸管的驱动电路常称为触发电路。 ■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。 * 9.1.2 晶闸管的触发电路 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?强脉冲宽度　 IM?强脉冲幅值（3IGT~5IGT） t1~t4?脉冲宽度　　 I?脉冲平顶幅值（1.5IGT~2IGT） ■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。 ◆触发电路应满足下列要求 ?触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，比如对感性和反电动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发。 ?触发脉冲应有足够的幅度。 ?触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。 ?应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。 * 9.1.3 典型全控型器件的驱动电路 O t t O u G i G 图9-4 推荐的GTO门极电压电流波形 ■电流驱动型器件的驱动电路 ◆GTO和GTR是电流驱动型器件。 ◆GTO ?开通控制与普通晶闸管相似，但对触发脉冲前沿的幅值和陡度要求高，且一般需在整个导通期间施加正门极电流，使GTO关断需施加负门极电流，对其幅值和陡度的要求更高 ?GTO一般用于大容量电路的场合，其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。 幅值需达阳极电流的1/3左右，陡度需达50A/?s，强负脉冲宽度约30?s，负脉冲总宽约100?s 施加约5V的负偏压，以提高抗干扰能力。 * 9.1.3 典型全控型器件的驱动电路 ■电压驱动型器件的驱动电路 ◆电力MOSFET和IGBT是电压驱动型器件。 ◆使电力MOSFET开通的栅源极间驱动电压一般取10~15V，使IGBT开通的栅射极间驱动电压一般取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（数十欧左右）可以减小寄生振荡，该电阻阻值应随被驱动器件电流额定值的增大而减小。 * 9.1.3 典型全控型器件的驱动电路 图9-9 M57962L型IGBT驱动器的原理和接线图 ◆IGBT ?多采用专用的混合集成驱动器，常用的有三菱公司的M579系列（如M57962L和M57959L）和富士公司的EXB系列（如EXB840、EXB841、EXB850和EXB851）。 * 9.2 电力电子器件的保护 9.2.1 过电压的产生及过电压保护 9.2.2