第2章-電力電子器件的輔助電路

12.1電力電子器件的驅(qū)動電路2.2電力電子器件的緩沖電路2.3電力電子器件的保護電路2.4電力電子器件的串聯(lián)與并聯(lián)本章小結第2章電力電子器件的輔助電路22.1.1

概述2.1.2

晶閘管門極觸發(fā)電路2.1.3

可關斷晶閘管（GTO）門極觸發(fā)電路2.1.4

電力晶體管（GTR）基極驅(qū)動電路2.1.5

電力場效應晶體管（PowerMOSFET)柵極驅(qū)動電路2.1.6

絕緣柵極雙極性晶體管（IGBT）柵極驅(qū)動電路2.1

電力電子器件的驅(qū)動電路32.1.1

概述■驅(qū)動電路

◆是電力電子主電路與控制電路之間的接口?！袅己玫尿?qū)動電路使電力電子器件工作在較理想的開關狀態(tài)，縮短開關時間，減小開關損耗。

◆對裝置的運行效率、可靠性和安全性都有重要的意義?！粢恍┍Ｗo措施也往往設在驅(qū)動電路中，或通過驅(qū)動電路實現(xiàn)。■驅(qū)動電路的基本任務

◆按控制目標的要求給器件施加開通或關斷的信號。

◆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，又要提供關斷控制信號?！鲵?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。42.1.1

概述52.1.2

晶閘管門極觸發(fā)電路62.1.3可關斷晶閘管（GTO）門極觸發(fā)電路圖2-6GTO門極驅(qū)動電路72.1.4電力晶體管（GTR）基極驅(qū)動電路圖2-8GTR基極驅(qū)動電路常用集成驅(qū)動模塊：UAA4002、HL201A/HL202A等82.1.5電力場效應晶體管（PowerMOSFET)柵極驅(qū)動電路常用集成驅(qū)動模塊：IR2110/IR2115/IR2130、FA5310/FA5311等92.1.6絕緣柵極雙極性晶體管（IGBT）柵極驅(qū)動電路圖2-12EXB841電路原理圖常用集成驅(qū)動模塊：EXB850/EXB851、EXB840/EXB841等102.2

電力電子器件的緩沖電路■緩沖電路又稱為吸收電路，其作用是抑制電力電子器件的內(nèi)因過電壓、du/dt或者過電流和di/dt，減小器件的開關損耗?！龇诸?/p>

◆分為關斷緩沖電路和開通緩沖電路

?關斷緩沖電路：又稱為du/dt抑制電路，用于吸收器件的關斷過

電壓和換相過電壓，抑制du/dt，減小關斷損耗。

?開通緩沖電路：又稱為di/dt抑制電路，用于抑制器件開通時的

電流過沖和di/dt，減小器件的開通損耗。

?復合緩沖電路：關斷緩沖電路和開通緩沖電路結合在一起。◆還可分為耗能式緩沖電路和饋能式緩沖電路

?耗能式緩沖電路：緩沖電路中儲能元件的能量消耗在其吸收電

阻上。?饋能式緩沖電路：緩沖電路能將其儲能元件的能量回饋給負載

或電源，也稱無損吸收電路。

112.2

電力電子器件的緩沖電路圖2-15關斷緩沖電路122.3

電力電子器件的保護電路■過電壓及其保護◆電路產(chǎn)生過電壓的原因有：

（1）外部原因主要是電網(wǎng)劇烈波動、雷擊及干擾；（2）內(nèi)部原因主要是電路狀態(tài)變化時積聚的電磁能量不能及時消散?！羝渲饕憩F(xiàn)為兩種類型：（1）器件開、關引起的沖擊過電壓；（2）雷擊或其它外來干擾引起的浪涌過電壓?！粢种七^電壓的方法：（1）用非線性元件（硒堆、壓敏電阻）限制過電壓的幅度；（2）用電阻消耗產(chǎn)生過電壓的能量；（3）用儲能元件吸收產(chǎn)生過電壓的能量。132.3

電力電子器件的保護電路補充圖壓敏電阻的伏安特性圖2-22晶閘管阻容吸收電路142.3

電力電子器件的保護電路圖2-21交流側(cè)阻容吸收電路152.3

電力電子器件的保護電路■過電流及其保護◆產(chǎn)生過電流的原因常見有以下幾個方面。

（1）電網(wǎng)電壓波動過大，使流過晶閘管的電流隨電源增加而超過額定值；

（2）內(nèi)部管子損壞或觸發(fā)電路故障，造成相鄰橋臂上的晶閘管導通，引起兩相電源短路；

（3）整流電路直流輸出側(cè)短路、逆變電路因換流失敗而引起逆變失敗，均可引起很大短路電流。（4）可逆?zhèn)鲃迎h(huán)流過大、控制系統(tǒng)故障，可使晶閘管過電流。

162.3

電力電子器件的保護電路圖2-22過電流保護措施及配置位置◆過電流分過載和短路兩種情況。

◆快速熔斷器、直流快速斷路器和過電流繼電器是較為常用的措

施，一般電力電子裝置均同時采用幾種過電流保護措施，以提

高保護的可靠性和合理性。17

2.4電力電子器件的串聯(lián)與并聯(lián)■晶閘管的串聯(lián)◆當晶閘管的額定電壓小

于實際要求時，可以

用兩個以上同型號器

件相串聯(lián)?！艟чl管串聯(lián)使用時，必

須采取均壓措施。圖2-26晶閘管串聯(lián)后的反向電壓圖2-27晶閘管串聯(lián)均壓電路18

2.4電力電子器件的串聯(lián)與并聯(lián)■晶閘管的并聯(lián)◆當晶閘管的額定電流小

于實際要求時，可以用

兩個以上同型號器件相

并聯(lián)。圖2-28晶閘管并聯(lián)時的電流分配圖2-33晶閘管并聯(lián)均流電路◆晶閘管并聯(lián)使用時，必須采取

均流措施。

◆當需要同時串聯(lián)和并聯(lián)晶閘管時，

通常采用先串后并的方法聯(lián)接。

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本章小結■主講了晶閘管觸發(fā)電路、典型全控型器件驅(qū)動電路、全控型器件的緩沖電路、晶閘管的過電壓及過電流保護和晶閘管的串聯(lián)與并聯(lián)。■本章要點◆在驅(qū)動電路中實現(xiàn)電力電子主電路和控制電路電氣隔離的基本方法?！舾鞣N全控型器件因?qū)ê完P斷機理不同，其驅(qū)動電路也有很大差別。GTR、GTO為電流型控制器件，功率MOSFET、IGBT為電壓