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文档简介
第四讲一、电力电子器件的驱动二、电力电子器件的保护一、
电力电子器件器件的驱动1电力电子器件驱动电路概述2晶闸管的触发电路3典型全控型器件的驱动电路1电力电子器件驱动电路概述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。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:按控制目标的要求施加开通或关断的信号。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。驱动电路——主电路与控制电路之间的接口1电力电子器件驱动电路概述按照驱动信号的性质分,可分为电流驱动型和电压驱动型。驱动电路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。分类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。晶闸管触发电路应满足下列要求: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。不超过门极电压、电流和功率定额,且在可靠触发区域之内。有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。tIIMt1t2t3t4图1-26理想的晶闸管触发脉冲电流波形t1~t2脉冲前沿上升时间(<1s)t1~t3强脉宽度IM强脉冲幅值(3IGT~5IGT)t1~t4脉冲宽度I脉冲平顶幅值(1.5IGT~2IGT)晶闸管的触发电路2晶闸管的触发电路V3、V2构成脉冲放大环节。脉冲变压器TM和附属电路构成脉冲输出环节。
V1、V2导通时,通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出触发脉冲。图1-27常见的晶闸管触发电路常见的晶闸管触发电路3
典型全控型器件的驱动电路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。目前应用较广,但其功耗大,效率较低。图1-29典型的直接耦合式GTO驱动电路3
典型全控型器件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。tOib
图1-30理想的GTR基极驱动电流波形(2)GTR3
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1-31GTR的一种驱动电路驱动GTR的集成驱动电路中,THOMSON公司的UAA4002和三菱公司的M57215BL较为常见。3
典型全控型器件的驱动电路(1)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图1-32电力MOSFET的一种驱动电路专为驱动电力MOSFET而设计的混合集成电路有三菱公司的M57918L,其输入信号电流幅值为16mA,输出最大脉冲电流为+2A和-3A,输出驱动电压+15V和-10V。
3
典型全控型器件的驱动电路(2)IGBT的驱动图1-33M57962L型IGBT驱动器的原理和接线图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)。
多采用专用的混合集成驱动器。二、电力电子器件器件的保护1过电压的产生及过电压保护2过电流保护3缓冲电路1过电压的产生及过电压保护过电压保护措施图1-34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电路电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种。其中RC3和RCD为抑制内因过电压的措施,属于缓冲电路范畴。2过电流保护过电流——过载和短路两种情况保护措施负载触发电路开关电路过电流继电器交流断路器动作电流整定值短路器电流检测电子保护电路快速熔断器变流器直流快速断路器电流互感器变压器同时采用几种过电流保护措施,提高可靠性和合理性。电子电路作为第一保护措施,快熔仅作为短路时的部分区段的保护,直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护,过电流继电器整定在过载时动作。图1-37过电流保护措施及配置位置2过电流保护全保护:过载、短路均由快熔进行保护,适用于小功率装置或器件裕度较大的场合。短路保护:快熔只在短路电流较大的区域起保护作用。对重要的且易发生短路的晶闸管设备,或全控型器件,需采用电子电路进行过电流保护。常在全控型器件的驱动电路中设置过电流保护环节,响应最快。快熔对器件的保护方式:全保护和短路保护两种b)tuCEiCOdidt抑制电路无时didt抑制电路有时有缓冲电路时无缓冲电路时uCEiC3
缓冲电路缓冲电路作用分析无缓冲电路:有缓冲电路:图1-38di/dt抑制电路和充放电型RCD缓冲电路及波形a)电路b)波形ADCB无缓冲电路有缓冲电路uCEiCO
图1-39关断时的负载线3
缓冲电路充放电型RCD缓冲电路,适用于中
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