第五讲 电力电子器件的驱动.ppt

第五讲  电力电子器件的驱动 电力电子器件器件的驱动 5.1 电力电子器件驱动电路概述 5.2 晶闸管的触发电路 5.3 典型全控型器件的驱动电路 5.1 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。 5.1 电力电子器件驱动电路概述 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。 ?光隔离一般采用光耦合器 ?磁隔离的元件通常是脉冲变压器 5.1 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。 几种常用触发信号电压波形 5.1 电力电子器件驱动电路概述 5.1 电力电子器件驱动电路概述 阻容移相触发电路 5.1 电力电子器件驱动电路概述 数字集成块触发电路 5.2 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。 5.2 晶闸管的触发电路 V1、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。 5.3 典型全控型器件的驱动电路 (1) GTO GTO的开通控制与普通晶闸管相似。 GTO关断控制需施加负门极电流。 5.3 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。 5.3 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。 5.3 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。 5.3 典型全控型器件的驱动电路 电力MOSFET和IGBT是电压驱动型器件。 为快速建立驱动电压，要求驱动电路输出电阻小。 使MOSFET开通的驱动电压一般10~15V，使IGBT开通的驱动电压一般15 ~ 20V。 关断时施加一定幅值的负驱动电压（一般取-5 ~ -15V）有利于减小关断时间和关断损耗。 在栅极串入一只低值电阻可以减小寄生振荡。 5.3 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 5.3 典型全控型器件的驱动电路 (2) IGBT的驱动 * * 驱动电路——主电路与控制电路之间的接口 图1-25 光耦合器的类型及接法 a) 普通型 b) 高速型 c) 高传输比型 分类 正弦波 尖脉冲 方波 强触发脉冲 脉冲列 5.1 电力电子器件驱动电路概述 简易移相触发电路 此电路的移相范围小于90° 此电路的充电延时触发来实现移相的；改变RP阻值可改变触发时间。 该触发集成电路验证以直接触发普通晶闸管，但可以直接触发高灵敏度的晶闸管。 t I I M t 1 t 2 t 3 t 4 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（1?s）　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 图1-27 常见的晶闸管触发电路 常见的晶闸管触发电路 图1-28　推荐的GTO门极电压电流波形 O t t O u G i G 1) 电流驱动型器件的驱动电路 正的门极电流 5V的负偏压 GTO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，可分为脉冲变压器耦合式和直接耦合式两种类型。 图1-29 典型的直接耦合式GTO驱动电路 t O i b 图1-30 理想的GTR基极驱动电流波形 (2) GTR 图1-31　GTR的一种驱动电路 驱动GT