第9章電力電子器件應(yīng)用的共性問題 ppt課件.ppt

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1、第9章電力電子器件應(yīng)用的共性問題9.1電力電子器件的驅(qū)動(dòng)9.2電力電子器件的保護(hù)9.3電力電子器件的串聯(lián)使用和并聯(lián)使用本章小結(jié)19.1電力電子器件的驅(qū)動(dòng)9.1.1電力電子器件驅(qū)動(dòng)電路概述9.1.2晶閘管的觸發(fā)電路9.1.3典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路29.1.1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?！袅己玫尿?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?！粢恍┍Ｗo(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)

2、的要求給器件施加開通或關(guān)斷的信號(hào)?！魧?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)。39.1.1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?！舸鸥綦x的元件通常是脈沖變壓器ERERERa)b)c)UinUoutR1ICIDR1R1圖9-1光耦合器的類型及接法a)普通型b)高速型c)高傳輸比型49.1.1電力電子器件驅(qū)動(dòng)電路概述■驅(qū)動(dòng)電

3、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?！艟чl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?！魹檫_(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。59.1.2晶閘管的觸發(fā)電路IIMt1t2t3t4圖9-2　理想的晶閘管觸發(fā)脈沖電流波形t1~t2?脈沖前沿上升時(shí)間（<1?s）t1~t3?強(qiáng)脈沖寬度IM?強(qiáng)脈沖幅值（3IGT~5IGT）t1~t4?脈

4、沖寬度I?脈沖平頂幅值（1.5IGT~2IGT）■晶閘管的觸發(fā)電路◆作用：產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在需要的時(shí)刻由阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通?！艟чl管觸發(fā)電路往往還包括對(duì)其觸發(fā)時(shí)刻進(jìn)行控制的相位控制電路。◆觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求?觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通，比如對(duì)感性和反電動(dòng)勢負(fù)載的變流器應(yīng)采用寬脈沖或脈沖列觸發(fā)。?觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，對(duì)戶外寒冷場合，脈沖電流的幅度應(yīng)增大為器件最大觸發(fā)電流的3~5倍，脈沖前沿的陡度也需增加，一般需達(dá)1~2A/?s。?觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額，且在門極伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)。?

5、應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。69.1.2晶閘管的觸發(fā)電路圖9-3常見的晶閘管觸發(fā)電路■常見的晶閘管觸發(fā)電路◆由V1、V2構(gòu)成的脈沖放大環(huán)節(jié)和脈沖變壓器TM和附屬電路構(gòu)成的脈沖輸出環(huán)節(jié)兩部分組成。◆當(dāng)V1、V2導(dǎo)通時(shí)，通過脈沖變壓器向晶閘管的門極和陰極之間輸出觸發(fā)脈沖。◆VD1和R3是為了V1、V2由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)脈沖變壓器TM釋放其儲(chǔ)存的能量而設(shè)的?！魹榱双@得觸發(fā)脈沖波形中的強(qiáng)脈沖部分，還需適當(dāng)附加其它電路環(huán)節(jié)。79.1.3典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路OttOuGiG圖9-4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)

6、電路◆GTO和GTR是電流驅(qū)動(dòng)型器件?！鬐TO?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。89.1.3典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路圖9-5典型的直接耦合式GTO驅(qū)

7、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，VD2、VD3、C2、C3構(gòu)成倍壓整流電路提供+15V電壓，VD4和C4提供-15V電壓?！蘓1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。99.1.3典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路tOib◆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

8、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