第2章节电力电子器件-教案幻灯片.pptVIP

2.6 电力电子器件的驱动 GTO的驱动电路 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； 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。 O t t O u G i G 正的门极电流 5V的负偏压 2.6 电力电子器件的驱动 GTR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 2.6 电力电子器件的驱动 MOSFET的驱动电路 电力MOSFET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； 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。 电气隔离和晶体管放大电路两部分 注： 专为驱动电力MOSFET而设计的混合集成电路有三菱公司的M57918L，输出驱动电压+15V和-10V。 2.6 电力电子器件的驱动 IGBT的驱动电路 IGBT是电压驱动型器件； 驱动电路输出电阻尽量选择推荐值； 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。 注： 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）； 采用专用驱动板更为可靠，如德国西门康公司的驱动板。 2.7 电力电子器件的保护 过电压保护 过电压主要来自器件的开关过程 换相过电压： ——晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后，反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压。 关断过电压： ——全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。(对于高频工作的器件，关断过电压没有很好的解决方案) 注： 过电压保护主要采用缓冲电路。但对于高频大功率器件，采用缓冲电路的方案解决关断过电压也存在一定的问题，因此目前并没有很好的解决方案。 2.7 电力电子器件的保护 缓冲电路 缓冲电路(Snubber Circuit) ： 又称吸收电路。 ——抑制器件的过电压、du/dt、di/dt，减小器件的开关损耗。 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； 按能量的去向分类法：耗能式缓冲电路和馈能式缓冲电路（无损吸收电路） 2.7 电力电子器件的保护 缓冲电路举例 b) t u CE i C O d i d t 抑制电路 无 时 d i d t 抑制电路 有 时 有缓冲电路时 无缓冲电路时 u CE i C 适用于中等容量的场合 主要用于 小容量 主要用于中 大容量器件 2.7 电力电子器件的保护 过流保护 快速熔断器：主要用于过载保护； 检测过电流：主要用于过电流保护； 驱动电路中设置过电流保护环节：主要用于短路保护。(例如：对于10kHz工作的IGBT，容许短路时间小于10us) 2.8 电力电子器件发展趋势 IGBT为主体，第四代产品，制造水平2.5kV / 1.8kA，兆瓦以下首选。仍在不断发展，与IGCT等新器件激烈竞争，试图在兆瓦以上取代GTO； GTO：兆瓦以上首选，制造水平6kV / 6kA； 光控晶闸管：功率更大场合，8kV / 3.5kA，装置最高达300MVA，容量最大； 电力MOSFET：长足进步，中小功率领域特别是低压，地位牢固； 功率模块和功率集成电路是现在电力电子发展的一个共同趋势。 * Northeastern University, CHINA Northeastern University, CHINA 第二章 电力电子器件 第二章 电力电子器件 2.1 电力电子器件概述 2.2 不可控器件——二极管 2.3 半控型器件——晶闸管 2.4 典型全控型器件 2.5 其他新型电力电子器件 2.6 电力电子器件的驱动 2.7 电力电子器件的保护 2.8 电力电子器件发展趋势 2.1 电力电子器件概述 电力变换器：由控制电路、驱动电路、保护电路 和以电力电子器件为核心的主电路组成。 控 制 电 路 检测电路 驱动电路 R L 主电路