[工学]第五讲 电力电子器件4.pptVIP

电 力 电 子 技 术Power Electronic Technology 第五讲 电力电子器件（四） 4.1 电力电子器件驱动电路 4.2 电力电子器件器件的保护 4.3 电力电子器件器件的串联和并联使用 4.1 电力电子器件驱动电路 4.1.1 电力电子器件驱动电路概述 4.1.2 晶闸管的触发电路 4.1.3 典型全控型器件的驱动电路 4.1.1 电力电子器件驱动电路概述 驱动电路——主电路与控制电路之间的接口 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 对器件或整个装置的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： 将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号 ?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 4.1.1 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1-25 光耦合器的类型及接法 a) 普通型 b) 高速型 c) 高传输比型 4.1.1 电力电子器件驱动电路概述 电流驱动型和电压驱动型 ???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 4.1.2 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 广义上讲，还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路 晶闸管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（结合擎住电流的概念） 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 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 4.1.2 晶闸管的触发电路 4.1.2 晶闸管的触发电路 4.1.3 典型全控型器件的驱动电路 4.1.3 典型全控型器件的驱动电路 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 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，因此目前应用较广，但其功耗大，效率较低 4.1.3 典型全控型器件的驱动电路 典型的直接耦合式GTO驱动电路： 二极管VD1和电容C1提供+5V电压 VD2、VD3、C2、C3构成倍压整流电路提供+15V电压 VD4和电容C4提供-15V电压 V1开通时，输出正强脉冲 V2开通时输出正脉冲平顶部分 V2关断而V3开通时输出负脉冲 V3关断后R3和R4提供门极负偏压 4.1.3 典型全控型器件的驱动电路 GTR 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 图1-30　理想的GTR基极驱动电流波形 4.1.3 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1-31　GTR的一种驱动电路 4.1.3 典型全控型器件的驱动电路 二极管VD2和电位补偿二极管VD3构成贝克箝位电路，也即一种抗饱和电路，负载较轻时，如V5发射极电流全注入V，会使V过饱和。有了贝克箝位电路，当V过饱和使得集电极电位低于基极电位时，VD2会自动导通，使多余的驱动电流流入集电极，维持Ubc≈0。 C2为加速开通过程的电容。开通时，R5被C2短路。可实现驱动电流的过冲，并增加前沿的陡度，加快开通 4.1.3 典型全控型器件的驱动电路 2.电压驱动型器件的驱动电路 栅源间、栅射间有数千皮法的电容，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（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 4.1.3 典型全控型器件的驱动电路 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 无输入信号时高速放大器A输出负电平,V3导通输出负驱动电压 当有输入信号时A输出正电平，V2导通输出正驱动电压? 4.1.3 典型全