第2章-电力电子器件的辅助电路

12.1电力电子器件的驱动电路2.2电力电子器件的缓冲电路2.3电力电子器件的保护电路2.4电力电子器件的串联与并联本章小结第2章电力电子器件的辅助电路22.1.1

概述2.1.2

晶闸管门极触发电路2.1.3

可关断晶闸管（GTO）门极触发电路2.1.4

电力晶体管（GTR）基极驱动电路2.1.5

电力场效应晶体管（PowerMOSFET)栅极驱动电路2.1.6

绝缘栅极双极性晶体管（IGBT）栅极驱动电路2.1

电力电子器件的驱动电路32.1.1

概述■驱动电路

◆是电力电子主电路与控制电路之间的接口。◆良好的驱动电路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

◆按控制目标的要求给器件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。42.1.1

概述52.1.2

晶闸管门极触发电路62.1.3可关断晶闸管（GTO）门极触发电路图2-6GTO门极驱动电路72.1.4电力晶体管（GTR）基极驱动电路图2-8GTR基极驱动电路常用集成驱动模块：UAA4002、HL201A/HL202A等82.1.5电力场效应晶体管（PowerMOSFET)栅极驱动电路常用集成驱动模块：IR2110/IR2115/IR2130、FA5310/FA5311等92.1.6绝缘栅极双极性晶体管（IGBT）栅极驱动电路图2-12EXB841电路原理图常用集成驱动模块：EXB850/EXB851、EXB840/EXB841等102.2

电力电子器件的缓冲电路■缓冲电路又称为吸收电路，其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt或者过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。■分类

◆分为关断缓冲电路和开通缓冲电路

☞关断缓冲电路：又称为du/dt抑制电路，用于吸收器件的关断过

电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。

☞开通缓冲电路：又称为di/dt抑制电路，用于抑制器件开通时的

电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。

☞复合缓冲电路：关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起。◆还可分为耗能式缓冲电路和馈能式缓冲电路

☞耗能式缓冲电路：缓冲电路中储能元件的能量消耗在其吸收电

阻上。☞馈能式缓冲电路：缓冲电路能将其储能元件的能量回馈给负载

或电源，也称无损吸收电路。

112.2

电力电子器件的缓冲电路图2-15关断缓冲电路122.3

电力电子器件的保护电路■过电压及其保护◆电路产生过电压的原因有：

（1）外部原因主要是电网剧烈波动、雷击及干扰；（2）内部原因主要是电路状态变化时积聚的电磁能量不能及时消散。◆其主要表现为两种类型：（1）器件开、关引起的冲击过电压；（2）雷击或其它外来干扰引起的浪涌过电压。◆抑制过电压的方法：（1）用非线性元件（硒堆、压敏电阻）限制过电压的幅度；（2）用电阻消耗产生过电压的能量；（3）用储能元件吸收产生过电压的能量。132.3

电力电子器件的保护电路补充图压敏电阻的伏安特性图2-22晶闸管阻容吸收电路142.3

电力电子器件的保护电路图2-21交流侧阻容吸收电路152.3

电力电子器件的保护电路■过电流及其保护◆产生过电流的原因常见有以下几个方面。

（1）电网电压波动过大，使流过晶闸管的电流随电源增加而超过额定值；

（2）内部管子损坏或触发电路故障，造成相邻桥臂上的晶闸管导通，引起两相电源短路；

（3）整流电路直流输出侧短路、逆变电路因换流失败而引起逆变失败，均可引起很大短路电流。（4）可逆传动环流过大、控制系统故障，可使晶闸管过电流。

162.3

电力电子器件的保护电路图2-22过电流保护措施及配置位置◆过电流分过载和短路两种情况。

◆快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器是较为常用的措

施，一般电力电子装置均同时采用几种过电流保护措施，以提

高保护的可靠性和合理性。17

2.4电力电子器件的串联与并联■晶闸管的串联◆当晶闸管的额定电压小

于实际要求时，可以

用两个以上同型号器

件相串联。◆晶闸管串联使用时，必

须采取均压措施。图2-26晶闸管串联后的反向电压图2-27晶闸管串联均压电路18

2.4电力电子器件的串联与并联■晶闸管的并联◆当晶闸管的额定电流小

于实际要求时，可以用

两个以上同型号器件相

并联。图2-28晶闸管并联时的电流分配图2-33晶闸管并联均流电路◆晶闸管并联使用时，必须采取

均流措施。

◆当需要同时串联和并联晶闸管时，

通常采用先串后并的方法联接。

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本章小结■主讲了晶闸管触发电路、典型全控型器件驱动电路、全控型器件的缓冲电路、晶闸管的过电压及过电流保护和晶闸管的串联与并联。■本章要点◆在驱动电路中实现电力电子主电路和控制电路电气隔离的基本方法。◆各种全控型器件因导通和关断机理不同，其驱动电路也有很大差别。GTR、GTO为电流型控制器件，功率MOSFET、IGBT为电压