电力电子课件（丘东元版）9 电力电子器件应用的共性问题.pptVIP

2010 制作人：张波，丘东元@SCUT, 2004 第9章 电力电子器件应用的共性问题 丘东元 目 录 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 9.1 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 — 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。 9.1.1 电力电子器件驱动电路概述 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。 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 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 按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质，将电力电子器件分为电流驱动型和电压驱动型。 驱动电路的具体形式可以是由分立元件构成的驱动电路，但最好是采用专用集成驱动电路芯片。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。 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。广义上讲，还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路。 9.1.2 晶闸管的触发电路 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； 触发脉冲应有足够的幅度和陡度； 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。 9.1.3 典型全控型器件的驱动电路 1.电流驱动型器件的驱动电路 GTO GTO的开通控制与普通晶闸管相似，但对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，关断后还应在门阴极施加约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 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 GTR驱动电流的前沿上升时间应小于1us，以保证它能快速开通和关断。 9.1.3 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 MOSFET的栅源间、IGBT的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为10~15V，使IGBT开通的驱动电压一般为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 9.2 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 过电流保护 9.2.3 缓冲电路（Snubber Circuit） 9.2.1 过电压的产生及过电压保护 外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因 (1) ? 操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起 (2) ? 雷击过电压：由雷击引起 内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程 (1) 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产生的电流突变，因线路电感在器件两端感应产生过电压 (2) 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 过电压抑制措施及配置位置 F －避雷器　D－变压器静电屏蔽层　C －静电感应过电压抑制电容 RC1 －阀侧浪涌过电压抑制用RC电路　 RC2 － 阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式RC电路 RV －压敏电阻过电压抑制器　 RC3 －阀器件换相过电压抑制用RC电路 RC4 － 直流侧RC抑制电路 RCD－ 阀器件关断过电压抑制用RCD电路 9.2.1 过电压的产生及过电压保护 过电压保护措施 电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种 RC3和RCD为抑制内因过电压的措施，属于缓冲电路范