第8章电力电子器件应用基础

《第8章电力电子器件应用基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第8章电力电子器件应用基础（38页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第八章第八章电力电子器件应用基础电力电子器件应用基础电力电子技术的内容： 电力电子器件 。 器件是基础 ，种类繁多，性能各异。其 性能与器件内部结构有关，还与外部应用条 件密切相关。器件性能在应用时与器件的驱 动电路、过电流过电压保护设计、散热设计 直接相关。 电力电子电路 。 控制技术 。8.1电力电子器件驱动技术电力电子器件驱动技术 8.1.1 电力电子器件驱动电路概述电力电子器件驱动电路概述不可控器件不可控器件: 不需要驱动电路不需要驱动电路半控型器件半控型器件: 门极驱动电路门极驱动电路(脉冲触发电路脉冲触发电路)全控型器件：导通和关断都需要驱动电路对控全控型器件：导通和关断都需要驱动

2、电路对控 制极加以控制。制极加以控制。 性能良好的驱动电路，可使电力电子器件性能良好的驱动电路，可使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗，提高变流电路的运行效率、可靠小开关损耗，提高变流电路的运行效率、可靠性和安全性。性和安全性。 驱动电路的功能： 驱动电路将信息电子电路传来的信号按照其控制要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间、具有足够能量以使电力电子器件可靠开通或关断的信号。 驱动电路是低压电路（一般在数十伏以下），主电路电压可高达数千伏以上，为避免主电路高压对低压驱动电路产生威胁，需在二者之间进行电气隔离。隔离方式

3、：光隔离：一般采用光电耦合器。 磁隔离：采用脉冲变压器。 光电隔离： 磁隔离：驱动电路主要包括：集成驱动电路芯片：混合集成电路：将多个芯片和器件集成在一块。 驱动模块：将多个驱动电路封装在一起 。电力电子器件控制极控制方式分为两类：电流驱动型（晶闸管、GTO、GTR等）：要求驱动功率较大，能输出足够的驱动电流。电压驱动型（MOSFET、IGBT等场控器件）：多为场控器件，要求驱动电路输出电流较小。8.1.2 晶闸管的门极驱动要求晶闸管的门极驱动要求 晶闸管的参数有： 门极触发电流、 门极触发电压、 门极不触发电流、 门极不触发电压等。 为了确保晶闸管可靠导电，对晶闸管触发脉冲的宽度、高度、形状

4、的要求如右图所示。 8.1.3 GTO门极驱动门极驱动 GTO也为电流驱动型器件，开通控制与晶闸管相似，但对开通驱动信号前沿的幅值和陡度要求高，一般需要在整个导通期间施加正门极电流。 GTO的关断需施加负门极电流，要求其幅值和陡度更高，关断后应在门极阴极之间施加5V的负偏压，以提高抗干扰能力。 GTO一般用于大容量 场合，驱动电路通常 包括开通驱动电路、 关断驱动电路和门极 反偏电路三部分，可 以分为脉冲变压器耦 合式和直接耦合式两 种类型。右图是一个 GTO门极驱动电路的 例子。8.1.4 GTR基极驱动基极驱动 使GTR开通的基极驱动电流应使其处于准导通饱和状态，使之不进入深饱和区。 关断

5、GTR时，施加负基极电流减小关断时间和关断损耗，关断后应在基射极之间仍施加一定幅值的负偏压。 8.1.5 电力电力MOSFET栅极驱动栅极驱动 电力MOSFET属于电压驱动型器件，其栅源极之间有数千皮法左右的极间电容，在开通和关断的过程中，需要一定的门极电流对该门极输入电容完成充电和放电，在高频交替开通和关断时需要一定的动态驱动功率。为快速建立驱动电压，要求驱动电路有较小的输出电阻。电力MOSFET开通的栅源极间驱动电压一般取1015V，关断时施加一定幅值的负驱动电压有利于减小关断时间和关断损耗。 电力MOSFET的一种驱动电路 8.1.6 IGBT栅极驱动栅极驱动 IGBT也是场控器件，栅极

6、和发射极之间存在输入电容，小功率IGBT一般在10100pF之间，大功率的IGBT则1100nF之间，因而需要的驱动功率较大。由脉冲变压器隔离的分立元件组成的IGBT驱动电路如下图所示。 8.2 电力电子器件的保护电力电子器件的保护 电力电子器件的保护有三种： 过电流 过电压 过热 保护电路必不可少，其性能的优劣直接影响到器件的安全运行和电力电子装置整机的可靠性。8.2.1 过电压保护过电压保护 电力电子电路中所发生的过电压主要有两类：内部因素引起的过电压器件通断等 外部因素引起的过电压雷击、电网中电 压浪涌等 一、过电压产生的原因 （1） 内因过电压 电力电子器件在换流过程中会发生突变，线路