電力電子器件的驅(qū)動

1、太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)9.1.1 9.1.1 電力電子器件驅(qū)動電路概述電力電子器件驅(qū)動電路概述驅(qū)動電路驅(qū)動電路主電路與控制電路之間的接口，主電路與控制電路之間的接口，是電力裝置的重要環(huán)節(jié)，對整個(gè)裝置的性能是電力裝置的重要環(huán)節(jié)，對整個(gè)裝置的性能有很大的影響。有很大的影響。使電力電子器件工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)，縮短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，對裝置的運(yùn)行效率、開關(guān)時(shí)間，減小開關(guān)損耗，對裝置的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要的意義?？煽啃院桶踩远加兄匾囊饬x。對器件或整個(gè)裝置的一些保護(hù)措施也往往設(shè)在驅(qū)對器件或整個(gè)裝置的一些保護(hù)措施也往

2、往設(shè)在驅(qū)動電路中，或通過驅(qū)動電路實(shí)現(xiàn)。動電路中，或通過驅(qū)動電路實(shí)現(xiàn)。太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)驅(qū)動電路的基本任務(wù)：驅(qū)動電路的基本任務(wù)：將信息電子電路傳來的信號按控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)將信息電子電路傳來的信號按控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開通或關(guān)斷的信號。使其開通或關(guān)斷的信號。對半控型器件只需提供開通控制信號。對半控型器件只需提供開通控制信號。對全控型器件則既要提供開通控制信號，又要提供對全控型器件則既要提供開通控制信號，又要提供關(guān)斷控制信號。關(guān)斷控制信號。單從原理上說，驅(qū)動電路主要起開關(guān)功率放大

3、的作單從原理上說，驅(qū)動電路主要起開關(guān)功率放大的作用，即脈沖放大器。但是電力電子器件的開關(guān)特性用，即脈沖放大器。但是電力電子器件的開關(guān)特性與驅(qū)動電路的性能密切相關(guān)。同樣的器件，采用不與驅(qū)動電路的性能密切相關(guān)。同樣的器件，采用不同的驅(qū)動電路往往會得到不同的開關(guān)特性。同的驅(qū)動電路往往會得到不同的開關(guān)特性。太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù) 驅(qū)動電路還要提供控制電路與主電路之間的電驅(qū)動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。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隔離一般采用光耦合器 磁隔離的元件通常是脈沖變壓器磁隔離的元件通常是脈沖

4、變壓器ERERERa)b)c)UinUoutR1ICIDR1R1光耦合器的類型及接法光耦合器的類型及接法a)普通型普通型b)高速型高速型c)高傳輸比型高傳輸比型太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)按照驅(qū)動電路加在電力電子器件控制端和公按照驅(qū)動電路加在電力電子器件控制端和公共端之間信號的性質(zhì)分，可分為電流驅(qū)動型共端之間信號的性質(zhì)分，可分為電流驅(qū)動型和電壓驅(qū)動型。和電壓驅(qū)動型。驅(qū)動電路具體形式可為分立元件的，但目前驅(qū)動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)動電路。的趨勢是采用專用集成驅(qū)動電路。 雙列直插式集成電路及將光耦隔離電路也集成在雙列直插式集成電路及將光耦隔離電

5、路也集成在內(nèi)的混合集成電路。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)動電路。門開發(fā)的集成驅(qū)動電路。太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)9.1.2 9.1.2 晶閘管的觸發(fā)電路晶閘管的觸發(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。證晶閘管在需要的時(shí)刻由阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。廣義上講，整個(gè)觸發(fā)電路應(yīng)包括相位控制電路廣義上講，整個(gè)觸發(fā)電路應(yīng)包括相位控制電路和觸發(fā)脈沖的放大及輸出環(huán)節(jié)。和觸發(fā)脈沖的放大及輸出環(huán)節(jié)。今天我們先討論放大、輸出部分，相控部分后

6、今天我們先討論放大、輸出部分，相控部分后面講述。面講述。太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求：晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求：1)觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通（結(jié)合擎住觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通（結(jié)合擎住電流的概念）。電流的概念）。一般：電阻性負(fù)載電路一般：電阻性負(fù)載電路2050s電感性負(fù)載電路電感性負(fù)載電路1ms三相電路三相電路寬脈沖、雙窄脈沖（寬脈沖、雙窄脈沖（=600）2)觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度。觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度。為使并聯(lián)的晶閘管能同時(shí)導(dǎo)通，要求能夠產(chǎn)生強(qiáng)為使并聯(lián)的晶閘管能同時(shí)導(dǎo)通，要求能夠產(chǎn)生強(qiáng)觸發(fā)脈沖。觸發(fā)脈沖。強(qiáng)觸發(fā)電流的幅

7、值為一般觸發(fā)電流的強(qiáng)觸發(fā)電流的幅值為一般觸發(fā)電流的5倍倍左右。左右。3）應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路）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。的電氣隔離。太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)4）不超過門極電壓、電流和功率定額，且在可靠觸）不超過門極電壓、電流和功率定額，且在可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)。發(fā)區(qū)域之內(nèi)。5）各觸發(fā)脈沖必須同步，移相范圍符合要求。）各觸發(fā)脈沖必須同步，移相范圍符合要求。常見的常見的晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)ItIMt1t2t3t4理想的晶閘管觸發(fā)脈沖電流波形理想的晶閘管觸發(fā)脈沖電流波形t1t

8、2脈沖前沿上升時(shí)間（脈沖前沿上升時(shí)間（1 s）t1t3強(qiáng)脈寬度強(qiáng)脈寬度IM強(qiáng)脈沖幅值（強(qiáng)脈沖幅值（3IGT5IGT）t1t4脈沖寬度脈沖寬度I脈沖平頂脈沖平頂幅值（幅值（1.5IGT2IGT） V1、V2構(gòu)成脈沖放大環(huán)構(gòu)成脈沖放大環(huán)節(jié)節(jié) 脈沖變壓器脈沖變壓器TM和附屬和附屬電路構(gòu)成脈沖輸出環(huán)節(jié)電路構(gòu)成脈沖輸出環(huán)節(jié) V1、V2導(dǎo)通時(shí)，通過脈導(dǎo)通時(shí)，通過脈沖變壓器向晶閘管的門沖變壓器向晶閘管的門極和陰極之間輸出觸發(fā)極和陰極之間輸出觸發(fā)脈沖。脈沖。 VD1和和R3是為了是為了V1、V2由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)脈沖由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)脈沖變壓器變壓器TM釋放其儲存釋放其儲存的能量而設(shè)的能量而設(shè) 。太原工業(yè)學(xué)院自動

9、化系2022-5-6電力電子技術(shù)9.1.3 9.1.3 典型全控型器件的驅(qū)動電路典型全控型器件的驅(qū)動電路1.電流驅(qū)動型器件的驅(qū)動電路電流驅(qū)動型器件的驅(qū)動電路1) GTOGTO的開通控制與普通晶的開通控制與普通晶閘管相似，但對脈沖前沿的閘管相似，但對脈沖前沿的幅值和陡度要求高，且一般幅值和陡度要求高，且一般需在整個(gè)導(dǎo)通期間施加正門需在整個(gè)導(dǎo)通期間施加正門極電流。極電流。使使GTO關(guān)斷需施加負(fù)門極關(guān)斷需施加負(fù)門極電流，對其幅值和陡度的要電流，對其幅值和陡度的要求更高，關(guān)斷后還應(yīng)在門陰求更高，關(guān)斷后還應(yīng)在門陰極施加約極施加約5V的負(fù)偏壓以提高的負(fù)偏壓以提高抗干擾能力?？垢蓴_能力。推薦的推薦的GTO門

10、極電壓電流波形門極電壓電流波形太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù) GTO驅(qū)動電路通常包括開通驅(qū)動電路、關(guān)斷驅(qū)動電驅(qū)動電路通常包括開通驅(qū)動電路、關(guān)斷驅(qū)動電路和門極反偏電路三部分，可分為脈沖變壓器耦合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。式和直接耦合式兩種類型。 直接耦合式驅(qū)動電路可避免電路內(nèi)部的相互干擾和直接耦合式驅(qū)動電路可避免電路內(nèi)部的相互干擾和寄生振蕩，可得到較陡的脈沖前沿，因此目前應(yīng)用寄生振蕩，可得到較陡的脈沖前沿，因此目前應(yīng)用較廣，但其功耗大，效率較低。較廣，但其功耗大，效率較低。太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù) 典型的直接耦合

11、式典型的直接耦合式GTO驅(qū)動電路：驅(qū)動電路：50kHz50VGTON1N2N3C1C3C4C2R1R2R3R4V1V3V2LVD1VD2VD3VD4典型的直接耦合式GTO驅(qū)動電路太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù) 二極管二極管VD1和電容和電容C1提供提供+5V電壓電壓50kHz50VGTON1N2N3C1C3C4C2R1R2R3R4V1V3V2LVD1VD2VD3VD450kHz50VGTON1N2N3C1C3C4C2R1R2R3R4V1V3V2LVD1VD2VD3VD4太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)VD2、VD3、C2、C3構(gòu)成倍壓整流電路提供構(gòu)成倍壓整流電

12、路提供+15V電壓電壓50kHz50VGTON1N2N3C1C3C4C2R1R2R3R4V1V3V2LVD1VD2VD3VD450kHz50VGTON1N2N3C1C3C4C2R1R2R3R4V1V3V2LVD1VD2VD3VD4太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)VD4和電容和電容C4提供提供-15V電壓電壓50kHz50VGTON1N2N3C1C3C4C2R1R2R3R4V1V3V2LVD1VD2VD3VD450kHz50VGTON1N2N3C1C3C4C2R1R2R3R4V1V3V2LVD1VD2VD3VD4太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)V1開通時(shí)，輸出正強(qiáng)

13、脈沖開通時(shí)，輸出正強(qiáng)脈沖 V2開通時(shí)輸出正脈沖平頂部分開通時(shí)輸出正脈沖平頂部分 V2關(guān)斷而關(guān)斷而V3開通時(shí)輸出負(fù)脈沖開通時(shí)輸出負(fù)脈沖 V3關(guān)斷后關(guān)斷后R3和和R4提供門極負(fù)偏壓提供門極負(fù)偏壓50kHz50VGTON1N2N3C1C3C4C2R1R2R3R4V1V3V2LVD1VD2VD3VD4太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)tOib理想的理想的GTR基極驅(qū)動電流波形基極驅(qū)動電流波形2) GTR開通驅(qū)動電流應(yīng)使開通驅(qū)動電流應(yīng)使GTR處于準(zhǔn)飽和導(dǎo)通狀態(tài)，處于準(zhǔn)飽和導(dǎo)通狀態(tài)，使之不進(jìn)入放大區(qū)和深使之不進(jìn)入放大區(qū)和深飽和區(qū)。飽和區(qū)。關(guān)斷關(guān)斷GTR時(shí)，施加一定時(shí)，施加一定的負(fù)基極電流有利

14、于減的負(fù)基極電流有利于減小關(guān)斷時(shí)間和關(guān)斷損耗，小關(guān)斷時(shí)間和關(guān)斷損耗，關(guān)斷后同樣應(yīng)在基射極關(guān)斷后同樣應(yīng)在基射極之間施加一定幅值（之間施加一定幅值（6V左右）的負(fù)偏壓。左右）的負(fù)偏壓。太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù) GTR的一種驅(qū)動電路，包括電氣隔離和晶體管放大電路的一種驅(qū)動電路，包括電氣隔離和晶體管放大電路兩部分兩部分VD1AVVS0V+10V+15VV1VD2VD3VD4V3V2V4V5V6R1R2R3R4R5C1C2GTR的一種驅(qū)動電路太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù) 二極管二極管VD2和電位補(bǔ)償二極管和電位補(bǔ)償二極管VD3構(gòu)成貝克箝位電路，也即一構(gòu)成貝克箝

15、位電路，也即一種抗飽和電路，負(fù)載較輕時(shí)，如種抗飽和電路，負(fù)載較輕時(shí)，如V5發(fā)射極電流全注入發(fā)射極電流全注入V，會使，會使V過過飽和。有了貝克箝位電路，當(dāng)飽和。有了貝克箝位電路，當(dāng)V過飽和使得集電極電位低于基極電過飽和使得集電極電位低于基極電位時(shí)，位時(shí)，VD2會自動導(dǎo)通，使多余的驅(qū)動電流流入集電極，維持會自動導(dǎo)通，使多余的驅(qū)動電流流入集電極，維持Ubc0。 C2為加速開通過程的電容。開通時(shí)，為加速開通過程的電容。開通時(shí)，R5被被C2短路?？蓪?shí)現(xiàn)驅(qū)動短路?？蓪?shí)現(xiàn)驅(qū)動電流的過沖，并增加前沿的陡度，加快開通。電流的過沖，并增加前沿的陡度，加快開通。VD1AVVS0V+10V+15VV1VD2VD3VD

16、4V3V2V4V5V6R1R2R3R4R5C1C2VD1AVVS0V+10V+15VV1VD2VD3VD4V3V2V4V5V6R1R2R3R4R5C1C2VD1AVVS0V+10V+15VV1VD2VD3VD4V3V2V4V5V6R1R2R3R4R5C1C2太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)電壓驅(qū)動型器件的驅(qū)動電路電壓驅(qū)動型器件的驅(qū)動電路柵源間、柵射間有數(shù)千皮法的電容，為快速建柵源間、柵射間有數(shù)千皮法的電容，為快速建立驅(qū)動電壓，要求驅(qū)動電路輸出電阻小。立驅(qū)動電壓，要求驅(qū)動電路輸出電阻小。使使MOSFET開通的驅(qū)動電壓一般開通的驅(qū)動電壓一般1015V，使，使IGBT開通的驅(qū)動電壓一

17、般開通的驅(qū)動電壓一般15 20V。關(guān)斷時(shí)施加一定幅值的負(fù)驅(qū)動電壓（一般取關(guān)斷時(shí)施加一定幅值的負(fù)驅(qū)動電壓（一般取 -5 -15V）有利于減小關(guān)斷時(shí)間和關(guān)斷損耗。）有利于減小關(guān)斷時(shí)間和關(guān)斷損耗。在柵極串入一只低值電阻（數(shù)十歐左右）可以在柵極串入一只低值電阻（數(shù)十歐左右）可以減小寄生振蕩，該電阻阻值應(yīng)隨被驅(qū)動器件電減小寄生振蕩，該電阻阻值應(yīng)隨被驅(qū)動器件電流額定值的增大而減小。流額定值的增大而減小。太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)1) 電力電力MOSFET的一種驅(qū)動電路：的一種驅(qū)動電路： 電氣隔離和晶體管放大電路兩部分電氣隔離和晶體管放大電路兩部分A+-MOSFET20V20VuiR1

18、R3R5R4R2RGV1V2V3C1-VCC+VCC電力電力MOSFET的的一種驅(qū)動電路一種驅(qū)動電路 無輸入信號時(shí)高速放大器無輸入信號時(shí)高速放大器A輸出負(fù)電平輸出負(fù)電平,V3導(dǎo)通輸出負(fù)驅(qū)動電壓。導(dǎo)通輸出負(fù)驅(qū)動電壓。 當(dāng)有輸入信號時(shí)當(dāng)有輸入信號時(shí)A輸出正電平，輸出正電平，V2導(dǎo)通輸出正驅(qū)動電壓導(dǎo)通輸出正驅(qū)動電壓。 專為驅(qū)動電力專為驅(qū)動電力MOSFET而設(shè)計(jì)的混合集成電路有三菱公司的而設(shè)計(jì)的混合集成電路有三菱公司的M57918L，其輸入信號電流幅值為，其輸入信號電流幅值為16mA，輸出最大脈沖電流為，輸出最大脈沖電流為+2A和和-3A，輸出驅(qū)動電壓，輸出驅(qū)動電壓+15V和和-10V。 太原工業(yè)學(xué)院

19、自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)2) IGBT的驅(qū)動的驅(qū)動 多采用專用的混合集成驅(qū)動器多采用專用的混合集成驅(qū)動器13故障指示檢測端VCC接口電路門極關(guān)斷電路定時(shí)及復(fù)位電路檢測電路415861413uoVEE81546-10V+15V30V+5VM57962 L14ui1快恢復(fù)trr0.2s4.7k 3.1100F100FM57962L型型IGBT驅(qū)動器的原理和接線圖驅(qū)動器的原理和接線圖 常用的有三菱公司的常用的有三菱公司的M579系列（如系列（如M57962L和和M57959L）和富士）和富士公司的公司的EXB系列（如系列（如EXB840、EXB841、EXB850和和EXB851） 內(nèi)部

20、具有退飽和檢測和保護(hù)環(huán)節(jié)，當(dāng)發(fā)生過電流時(shí)能快速響應(yīng)但慢內(nèi)部具有退飽和檢測和保護(hù)環(huán)節(jié)，當(dāng)發(fā)生過電流時(shí)能快速響應(yīng)但慢速關(guān)斷速關(guān)斷IGBT，并向外部電路給出故障信號。，并向外部電路給出故障信號。 M57962L輸出的正驅(qū)動電壓均為輸出的正驅(qū)動電壓均為+15V左右，負(fù)驅(qū)動電壓為左右，負(fù)驅(qū)動電壓為 -10V。太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)相對于電機(jī)、繼電器和接觸器等控制電器而言，晶閘管承受過電壓和過電流的能力較差，其擊穿電壓比較接近工作電壓，所以短時(shí)間的過電壓和過電流就會把器件損壞。若以暫時(shí)的過電壓、過電流的數(shù)值確定參數(shù)，又會造成浪費(fèi)，為了充分發(fā)揮器件應(yīng)有的過載能力，保護(hù)措施就是提高電

21、力電子裝置可靠能力的重要環(huán)節(jié)。保護(hù)的目的有兩個(gè)： 防止故障的發(fā)生 減小故障后的損失9.2.19.2.1過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù) 電力電子裝置可能的過電壓電力電子裝置可能的過電壓外因過電壓和內(nèi)因過外因過電壓和內(nèi)因過電壓電壓外因過電壓主要來自雷擊和系統(tǒng)中的操作過程等外因外因過電壓主要來自雷擊和系統(tǒng)中的操作過程等外因 (1) 操作過電壓：由分閘、合閘等開關(guān)操作引起電容、操作過電壓：由分閘、合閘等開關(guān)操作引起電容、電感中存儲的能量的瞬間釋放產(chǎn)生的過電壓。電感中存儲的能量的瞬間釋放產(chǎn)生的過電壓。 (2) 浪涌（雷擊）過電壓：由雷擊等

22、偶然原因引起的從浪涌（雷擊）過電壓：由雷擊等偶然原因引起的從電網(wǎng)側(cè)進(jìn)入變流裝置的過電壓，其幅值很高電網(wǎng)側(cè)進(jìn)入變流裝置的過電壓，其幅值很高太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)內(nèi)因過電壓主要來自電力電子裝置內(nèi)部器件的開關(guān)內(nèi)因過電壓主要來自電力電子裝置內(nèi)部器件的開關(guān)過程過程 (1) 換相過電壓：晶閘管或與全控型器件反并聯(lián)的換相過電壓：晶閘管或與全控型器件反并聯(lián)的二極管在換相結(jié)束后不能立刻恢復(fù)阻斷，因而有較大二極管在換相結(jié)束后不能立刻恢復(fù)阻斷，因而有較大的反向電流流過，當(dāng)恢復(fù)了阻斷能力時(shí)，該反向電流的反向電流流過，當(dāng)恢復(fù)了阻斷能力時(shí)，該反向電流急劇減小，會由線路電感在器件兩端感應(yīng)出過電壓。

23、急劇減小，會由線路電感在器件兩端感應(yīng)出過電壓。 (2) 關(guān)斷過電壓：全控型器件關(guān)斷時(shí)，正向電流迅關(guān)斷過電壓：全控型器件關(guān)斷時(shí)，正向電流迅速降低而由線路電感在器件兩端感應(yīng)出的過電壓。速降低而由線路電感在器件兩端感應(yīng)出的過電壓。v保護(hù)原則：將過電壓的幅值抑制保護(hù)原則：將過電壓的幅值抑制到安全的限度以內(nèi)。到安全的限度以內(nèi)。太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù) 圖1-34過電壓抑制措施及配置位置F避雷器D變壓器靜電屏蔽層C靜電感應(yīng)過電壓抑制電容RC1閥側(cè)浪涌過電壓抑制用RC電路RC2閥側(cè)浪涌過電壓抑制用反向阻斷式RC電路RV壓敏電阻過電壓抑制器RC3閥器件換相過電壓抑制用RC電路RC4直流

24、側(cè)RC抑制電路RCD閥器件關(guān)斷過電壓抑制用RCD電路過電壓保護(hù)措施過電壓保護(hù)措施太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)供電網(wǎng)一側(cè)稱網(wǎng)側(cè)（交流側(cè)），電力電供電網(wǎng)一側(cè)稱網(wǎng)側(cè)（交流側(cè)），電力電子電路一側(cè)稱閥側(cè)（直流側(cè)）子電路一側(cè)稱閥側(cè)（直流側(cè)）保護(hù)中主要使用保護(hù)中主要使用:非線性元件限制幅度非線性元件限制幅度; 用電阻消耗能量用電阻消耗能量; 用儲能元件吸收能量用儲能元件吸收能量其中其中RC3和和RCD為抑制內(nèi)因過電壓的措為抑制內(nèi)因過電壓的措施，屬于緩沖電路范疇施，屬于緩沖電路范疇電力電子裝置可視具體情況只采用其中電力電子裝置可視具體情況只采用其中的幾種的幾種太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-

25、5-6電力電子技術(shù) 外因過電壓抑制措施中，外因過電壓抑制措施中，RC過電壓抑制電路最為常過電壓抑制電路最為常見，典型聯(lián)結(jié)方式見下圖。見，典型聯(lián)結(jié)方式見下圖。+-+-a )b )網(wǎng)側(cè)閥側(cè)直流側(cè)圖 1 - 3 5CaRaCaRaCd cRd cCd cRd cCaRaCaRaRC過電壓抑制電路聯(lián)結(jié)方式過電壓抑制電路聯(lián)結(jié)方式a)單相單相b)三相三相RC過電壓抑制電路可接于供電變壓過電壓抑制電路可接于供電變壓器的兩側(cè)（供電網(wǎng)一側(cè)稱網(wǎng)側(cè)，電力器的兩側(cè)（供電網(wǎng)一側(cè)稱網(wǎng)側(cè)，電力電子電路一側(cè)稱閥側(cè)），或電力電子電子電路一側(cè)稱閥側(cè)），或電力電子電路的直流側(cè)電路的直流側(cè)。太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電

26、子技術(shù) 大容量電力電子裝置可采用圖所示的反向阻斷式大容量電力電子裝置可采用圖所示的反向阻斷式RC電路電路電力電子裝置過電壓抑制電路圖1-36C1R1R2C2反向阻斷式反向阻斷式(三相整流式三相整流式)過電壓抑制用過電壓抑制用RC電路電路太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算：單相阻容保護(hù)時(shí)電阻、電容的計(jì)算單相阻容保護(hù)時(shí)電阻、電容的計(jì)算)(%622FUSiC)(%3 .222iUSURK對阻容保護(hù)還不能吸收或抑制的過電壓就要用非線性對阻容保護(hù)還不能吸收或抑制的過電壓就要用非線性元件進(jìn)行保護(hù)了。非線性元件包括：用雪崩二極管、金元件進(jìn)行保護(hù)了。非線性元件包括：用雪崩二極管、

27、金屬氧化物壓敏電阻、硒堆和轉(zhuǎn)折二極管（屬氧化物壓敏電阻、硒堆和轉(zhuǎn)折二極管（BOD）等。）等。vi%:變壓器激磁電流百分比vUK%:變壓器的短路電壓百分比vS:變壓器容量vU2:變壓器二次側(cè)二次側(cè)相電壓有效值太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)v過電流過電流當(dāng)變流裝置內(nèi)部某一當(dāng)變流裝置內(nèi)部某一器件擊穿，或者出現(xiàn)短路，觸發(fā)器件擊穿，或者出現(xiàn)短路，觸發(fā)電路發(fā)生故障，外部出現(xiàn)過載，電路發(fā)生故障，外部出現(xiàn)過載，直流側(cè)短路，可逆系統(tǒng)產(chǎn)生換流直流側(cè)短路，可逆系統(tǒng)產(chǎn)生換流或逆變失敗，以及電源電壓過高或逆變失敗，以及電源電壓過高或過低，缺相等，均可能引起電或過低，缺相等，均可能引起電流超過正常工作電

28、流。流超過正常工作電流。 9.2.29.2.2過電流的保護(hù)過電流的保護(hù)太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù) 常用措施如下圖常用措施如下圖負(fù)載觸發(fā)電路開關(guān)電路過電流繼電器交流斷路器動作電流整定值短路器電流檢測電子保護(hù)電路快速熔斷器變流器直流快速斷路器電流互感器變壓器圖1-37過電流保護(hù)措施及配置位置過電流保護(hù)措施及配置位置太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)采用快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、采用快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣的一種過電流保護(hù)措施。一般有三應(yīng)用最廣的一種過電流保護(hù)措施。一般有三種接法。種接法。選擇快熔時(shí)應(yīng)考慮：選擇快熔時(shí)應(yīng)考慮：(1)電壓等級

29、根據(jù)熔斷后快熔實(shí)際承受的電壓確定。電壓等級根據(jù)熔斷后快熔實(shí)際承受的電壓確定。(2)電流容量按其在主電路中的接入方式和主電路聯(lián)電流容量按其在主電路中的接入方式和主電路聯(lián)結(jié)形式確定。結(jié)形式確定。(3)快熔的快熔的I 2t值應(yīng)小于被保護(hù)器件的允許值應(yīng)小于被保護(hù)器件的允許I 2t值。值。(4)為保證熔體在正常過載情況下不熔化，應(yīng)考慮其為保證熔體在正常過載情況下不熔化，應(yīng)考慮其時(shí)間時(shí)間 電流特性。電流特性。太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)快熔對器件的保護(hù)方式：全保護(hù)和短路保護(hù)快熔對器件的保護(hù)方式：全保護(hù)和短路保護(hù)兩種兩種 全保護(hù)：過載、短路均由快熔進(jìn)行保護(hù)，適用于全保護(hù)：過載、短路均由快

30、熔進(jìn)行保護(hù)，適用于小功率裝置或器件裕度較大的場合。小功率裝置或器件裕度較大的場合。 短路保護(hù)方式：快熔只在短路電流較大的區(qū)域起短路保護(hù)方式：快熔只在短路電流較大的區(qū)域起保護(hù)作用。保護(hù)作用。對重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設(shè)備，或全對重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設(shè)備，或全控型器件（很難用快熔保護(hù)），需采用電子控型器件（很難用快熔保護(hù)），需采用電子電路進(jìn)行過電流保護(hù)。電路進(jìn)行過電流保護(hù)。常在全控型器件的驅(qū)動電路中設(shè)置過電流保常在全控型器件的驅(qū)動電路中設(shè)置過電流保護(hù)環(huán)節(jié)，響應(yīng)最快護(hù)環(huán)節(jié)，響應(yīng)最快 。太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)9.2.3 緩沖電路緩沖電路緩沖電路又稱為吸收電路，主要是用

31、于抑制電緩沖電路又稱為吸收電路，主要是用于抑制電力電子器件的內(nèi)因過電壓、力電子器件的內(nèi)因過電壓、 過電流、過電流、du/dt 、di/dt，減小器件的開關(guān)損耗，減小器件的開關(guān)損耗。緩沖電路又可分為關(guān)斷緩沖電路和開通緩沖電緩沖電路又可分為關(guān)斷緩沖電路和開通緩沖電路，分別抑制路，分別抑制du/dt 和和di/dt。關(guān)斷緩沖電路和開通緩沖電路結(jié)合在一起使用關(guān)斷緩沖電路和開通緩沖電路結(jié)合在一起使用時(shí)稱為復(fù)合緩沖電路。時(shí)稱為復(fù)合緩沖電路。若使用電阻吸收儲能元件中的能量，則稱為耗若使用電阻吸收儲能元件中的能量，則稱為耗能式緩沖電路；若將儲能元件中的能量回饋給能式緩沖電路；若將儲能元件中的能量回饋給負(fù)載或電

32、源，則稱其為饋能式緩沖電路。負(fù)載或電源，則稱其為饋能式緩沖電路。通常緩沖電路專指關(guān)斷緩沖電路，而將開通緩?fù)ǔ＞彌_電路專指關(guān)斷緩沖電路，而將開通緩沖電路稱為沖電路稱為di/dt抑制電路。抑制電路。太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)a)b)圖1-38RiVDLVdidt抑制電路緩沖電路LiVDiRsCsVDstuCEiCOdidt抑制電路無時(shí)didt抑制電路有時(shí)有緩沖電路時(shí)無緩沖電路時(shí)uCEiC緩沖電路作用分析緩沖電路作用分析無緩沖電路：無緩沖電路：V開通時(shí)電流迅速上升，開通時(shí)電流迅速上升，di/dt很大。很大。關(guān)斷時(shí)關(guān)斷時(shí)du/dt很大，并出很大，并出現(xiàn)很高的過電壓。現(xiàn)很高的過電壓

33、。有緩沖電路：有緩沖電路：V開通時(shí)：開通時(shí)：Cs通過通過Rs向向V放電，使放電，使iC先上一個(gè)臺階，先上一個(gè)臺階，以后因有以后因有Li，iC上升速度上升速度減慢。減慢。V關(guān)斷時(shí)：負(fù)載電流通關(guān)斷時(shí)：負(fù)載電流通過過VDs向向Cs分流，減輕了分流，減輕了V的負(fù)擔(dān)，抑制了的負(fù)擔(dān)，抑制了du/dt和和過電壓。過電壓。di/dt抑制電路和抑制電路和充放電型充放電型RCD緩沖電路及波形緩沖電路及波形a) 電路電路 b) 波形波形太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù) 關(guān)斷時(shí)的負(fù)載曲線關(guān)斷時(shí)的負(fù)載曲線負(fù)載線ADC安全，且經(jīng)過的都是小電流或小電壓區(qū)域，關(guān)斷損耗大大降低。無緩沖電路時(shí)：無緩沖電路時(shí)：uC

34、E迅速升，迅速升，L感應(yīng)電壓使感應(yīng)電壓使VD通，負(fù)載線從通，負(fù)載線從A移到移到B，之后，之后iC才下降到漏電流的大小，負(fù)載線隨之移到才下降到漏電流的大小，負(fù)載線隨之移到C。有緩沖電路時(shí)：有緩沖電路時(shí)：Cs分流使分流使iC在在uCE開始上升時(shí)就下降，負(fù)載開始上升時(shí)就下降，負(fù)載線經(jīng)過線經(jīng)過D到達(dá)到達(dá)C。ADCB無緩沖電路有緩沖電路圖1-39uCEiCO關(guān)斷時(shí)的負(fù)載線關(guān)斷時(shí)的負(fù)載線太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù) 充放電型充放電型RCD緩沖電路，適用于中等容量的場合。緩沖電路，適用于中等容量的場合。 下圖表示出另兩種，其中下圖表示出另兩種，其中RC緩沖電路主要用于小緩沖電路主要用于小

35、容量器件，而放電阻止型容量器件，而放電阻止型RCD緩沖電路用于中或大緩沖電路用于中或大容量器件。容量器件。L緩沖電路L緩沖電路負(fù)載負(fù)載a)b)圖1-40EdRsCsEdRsCsVDs另外兩種常用的緩沖電路另外兩種常用的緩沖電路a)RC吸收電路吸收電路b)放電阻止型放電阻止型RCD吸收電路吸收電路太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù)緩沖電路中的元件選取及其他注意事項(xiàng)緩沖電路中的元件選取及其他注意事項(xiàng) Cs和和Rs的取值可實(shí)驗(yàn)確定或參考工程手冊。的取值可實(shí)驗(yàn)確定或參考工程手冊。 VDs必須選用快恢復(fù)二極管，額定電流不小于主電路必須選用快恢復(fù)二極管，額定電流不小于主電路器件的器件的1/1

36、0。 盡量減小線路電感，且選用內(nèi)部電感小的吸收電容。盡量減小線路電感，且選用內(nèi)部電感小的吸收電容。 中小容量場合，若線路電感較小，可只在直流側(cè)設(shè)一中小容量場合，若線路電感較小，可只在直流側(cè)設(shè)一個(gè)個(gè)du/dt抑制電路。抑制電路。 對對IGBT甚至可以僅并聯(lián)一個(gè)吸收電容。甚至可以僅并聯(lián)一個(gè)吸收電容。 晶閘管在實(shí)用中一般只承受換相過電壓，沒有關(guān)斷過晶閘管在實(shí)用中一般只承受換相過電壓，沒有關(guān)斷過電壓，關(guān)斷時(shí)也沒有較大的電壓，關(guān)斷時(shí)也沒有較大的du/dt，一般采用，一般采用RC吸收吸收電路即可。電路即可。太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù) 9.3.1 晶閘管的串聯(lián)晶閘管的串聯(lián) 9.3.2

37、晶閘管的并聯(lián)晶閘管的并聯(lián) 9.3.3 電力電力MOSFETMOSFET和和IGBTIGBT并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)太原工業(yè)學(xué)院自動化系2022-5-6電力電子技術(shù) 9.3.1 晶閘管的串聯(lián)晶閘管的串聯(lián)目的：當(dāng)晶閘管額定電壓小于要求時(shí)，可以串目的：當(dāng)晶閘管額定電壓小于要求時(shí)，可以串聯(lián)。聯(lián)。問題：理想串聯(lián)希望器件分壓相等，但因特性問題：理想串聯(lián)希望器件分壓相等，但因特性差異，使器件電壓分配不均勻。差異，使器件電壓分配不均勻。 靜態(tài)不均壓：串聯(lián)的器件流過的漏電流相同，但因靜態(tài)不均壓：串聯(lián)的器件流過的漏電流相同，但因靜態(tài)伏安特性的分散性，各器件分壓不等。靜態(tài)伏安特性的分散性，各器件分壓不等。 承受電壓高的器件首先達(dá)到轉(zhuǎn)折電壓而導(dǎo)通，使另承受電壓高的器件首先達(dá)到轉(zhuǎn)折電壓而導(dǎo)通，使另一個(gè)器件承擔(dān)全部