[信息與通信]第9章電力電子器件應(yīng)用的共性問題(已修改)
2025-02-26 17:36 本頁面
【正文】 第 9章 電力電子器件應(yīng)用的共性問題 電力電子器件的驅(qū)動(dòng) 電力電子器件的保護(hù) 電力電子器件的串聯(lián)使用和并聯(lián)使用 2/75 電力電子器件的驅(qū)動(dòng) 電力電子器件驅(qū)動(dòng)電路概述 典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路 IGBT器件的驅(qū)動(dòng)電路 3/75 電力電子器件驅(qū)動(dòng)電路概述 ■ 驅(qū)動(dòng)電路 ◆ 是電力電子主電路與控制電路之間的 接口 。 ◆ 良好的驅(qū)動(dòng)電路使電力電子器件工作在較理想的 開關(guān)狀態(tài) ，縮短開關(guān)時(shí)間，減小開關(guān)損耗。 ◆ 對(duì)裝置的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要的意義。 ◆ 一些保護(hù)措施也往往設(shè)在驅(qū)動(dòng)電路中，或通過驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)。 ■ 驅(qū)動(dòng)電路的基本任務(wù) ◆ 按控制目標(biāo)的要求給器件施加 開通 或 關(guān)斷 的信號(hào)。 ◆ 對(duì)半控型器件只需提供開通控制信號(hào)；對(duì)全控型器件則既要提供開通控制信號(hào)，又要提供關(guān)斷控制信號(hào)。 4/75 電力電子器件驅(qū)動(dòng)電路概述 ■ 驅(qū)動(dòng)電路還要提供控制電路與主電路之間的電氣隔離環(huán)節(jié)，一般采用 光隔離 或 磁隔離 。 ◆ 光隔離一般采用光耦合器 ? 光耦合器由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成，封裝在一個(gè)外殼內(nèi)。 ? 有 普通 、 高速 和 高傳輸比 三種類型。 ◆ 磁隔離的元件通常是脈沖變壓器 ? 當(dāng)脈沖較寬時(shí)，為避免鐵心飽和，常采用 高頻調(diào)制和解調(diào) 的方法。 E R E R E R a ) b ) c ) U in U out R 1 I C I D R 1 R 1 圖 91 光耦合器的類型及接法 a) 普通型 b) 高速型 c) 高傳輸比型 5/75 電力電子器件驅(qū)動(dòng)電路概述 ■ 驅(qū)動(dòng)電路的分類 ◆ 按照驅(qū)動(dòng)電路加在電力電子器件控制端和公共端之間信號(hào)的性質(zhì)，可以將電力電子器件分為 電流驅(qū)動(dòng)型 和 電壓驅(qū)動(dòng)型 兩類。 ◆ 晶閘管的驅(qū)動(dòng)電路常稱為觸發(fā)電路。 ■ 驅(qū)動(dòng)電路具體形式可為 分立元件 的，但目前的趨勢(shì)是采用專用 集成驅(qū)動(dòng)電路 。 ◆ 雙列直插式集成電路及將光耦隔離電路也集成在內(nèi)的混合集成電路。 ◆ 為達(dá)到參數(shù)最佳配合，首選所用器件生產(chǎn)廠家專門開發(fā)的集成驅(qū)動(dòng)電路。 6/75 典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路 O t t O u G i G 圖 94 推薦的 GTO門極電壓電流波形 ■ 電流驅(qū)動(dòng)型器件的驅(qū)動(dòng)電路 ◆ GTO和 GTR是電流驅(qū)動(dòng)型器件。 ◆ GTO ? 開通控制與普通晶閘管相似，但對(duì)觸發(fā)脈沖前沿的幅值和陡度要求高，且一般需在整個(gè)導(dǎo)通期間施加正門極電流，使 GTO關(guān)斷需施加負(fù)門極電流，對(duì)其幅值和陡度的要求更高。 ? GTO一般用于大容量電路的場(chǎng)合，其驅(qū)動(dòng)電路通常包括 開通驅(qū)動(dòng)電路 、 關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路 和 門極反偏電路 三部分，可分為 脈沖變壓器耦合式 和 直接耦合式 兩種類型。 幅值需達(dá)陽極電流的 1/3左右，陡度需達(dá) 50A/?s，強(qiáng)負(fù)脈沖寬度約 30?s，負(fù)脈沖總寬約 100?s 施加約 5V的負(fù)偏壓，以提高抗干擾能力。 7/75 典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路 圖 95 典型的直接耦合式 GTO驅(qū)動(dòng)電路 ? 直接耦合式驅(qū)動(dòng)電路 √可避免電路內(nèi)部的相互干擾和寄生振蕩，可得到較陡的脈沖前沿；缺點(diǎn)是功耗大，效率較低。 √電路的電源由高頻電源經(jīng)二極管整流后提供， VD1和 C1提供+5V電壓， VD VD C C3構(gòu)成 倍壓整流電路 提供 +15V電壓， VD4和 C4提供 15V電壓。 √V1開通時(shí)，輸出正強(qiáng)脈沖；V2開通時(shí)，輸出正脈沖平頂部分； √V2關(guān)斷而 V3開通時(shí)輸出負(fù)脈沖； V3關(guān)斷后 R3和 R4提供門極負(fù)偏壓。 8/75 典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路 t O i b ◆ GTR ? 開通的基極驅(qū)動(dòng)電流應(yīng)使其處于 準(zhǔn)飽和導(dǎo)通狀態(tài) ，使之不進(jìn)入放大區(qū)和深飽和區(qū)。 ? 關(guān)斷時(shí)，施加一定的負(fù)基極電流有利于減小關(guān)斷時(shí)間和關(guān)斷損耗，關(guān)斷后同樣應(yīng)在基射極之間施加一定幅值（ 6V左右）的負(fù)偏壓。 ? GTR的一種驅(qū)動(dòng)電路 √包括 電氣隔離 和 晶體管放大電路 兩部分。 √VD2和 VD3構(gòu)成 貝克箝位電路 ，是一種抗飽和電路，可使 GTR導(dǎo)通時(shí)處于臨界飽和狀態(tài)； √C2為加速開通過程的電容，開通時(shí) R5被 C2短路，這樣可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電流的過沖，并增加前沿的陡度，加快開通。 ? 驅(qū)動(dòng) GTR的集成驅(qū)動(dòng)電路中， THOMSON公司的 UAA4002和三菱公司的 M57215BL較為常見。 圖 96 理想的 GTR基極驅(qū)動(dòng)電流波形 VD1AVVS0 V+ 10V+ 15VV1VD2VD3VD4V3V2V4V5V6R1R2R3R4R5C1C2圖 97 GTR的一種驅(qū)動(dòng)電路 9/75 典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路 圖 98 電力 MOSFET的一種驅(qū)動(dòng)電路 ■ 電壓驅(qū)動(dòng)型器件的驅(qū)動(dòng)電路 ◆ 電力 MOSFET和 IGBT是電壓驅(qū)動(dòng)型器件。 ◆ 為快速建立驅(qū)動(dòng)電壓，要求驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸出電阻。 ◆ 使電力 MOSFET開通的柵源極間驅(qū)動(dòng)電壓一般取 10~15V，使
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1