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1、电力电子器件的驱动电路毕业设计石家庄铁道大学毕业设计第1章绪论1.1选题目的和意义20世纪70年代初,随着电力电子成套装置对功率半导体器件提出新的更高的要求,促使一个新的半导体器件门类—全控型电力电子器件得到了迅猛的发展,至今它已占领了几乎所有电力电子成套装置领域,小到几十瓦的家用电器,大到几千千瓦的变流器,无一不存在它的足迹。电力电子技术在电力、交通、邮电通信、航空航天、工业控制等众多领域有着广泛的应用。而全控型电力电子器件使用的关键问题之一是驱动问题,要较半控型电力电子器件（晶闸管）复杂得多。近20年来,与全控型电力电
2、子器件自身的不断发展和进步一样,驱动电路也在不断地完善和进步。因此，对电力电子器件驱动电路做进一步的研究有着重要的意义。1.2全控型器件驱动电路的国内外发展现状如今高性能全控型电力电子器件驱动电路已种类繁多,几乎有名的电力半导体生产厂家均有自已的产品和系列。其发展现状可以概括如下：为全控型电力电子器件驱动电路的成熟、发展作出过较大贡献的分立式驱动器,几乎在新的全控型电力电子成套装置中不再使用,其原因在于这类驱动器出现正值全控型电力电子器件限于用户的认识不足和成本的昂贵而未大量使用的阶段,所以决定了分立式全控型电力电子器件驱
3、动器未获得大量的使用便被集成驱动器所取代。集成式全控型电力电子器件的种类繁多,生产量日益增大,应用已相当普遍,应用量逐年扩大,带保护的集成式驱动器由于很好地解决了全控型电力电子器件的驱动和有效、快速的保护问题,所以使用起来极为方便和可靠。如今几乎渗透到各种电力电子成套装置中,用量正逐年倍增。各种驱动器的工作频率逐年提高,其可驱动全控型电力电子器件的单只容量愈来愈大。随着全控型电力电子器件单只容量和开关速度的不断提高,要求其驱动器的开关频率和驱动能力也越来越高。从80年代中期可驱动30—50A,至今已发展到可驱动单管容量达1
4、000A的IGBT驱动器。从80年代中期的工作频率10kHz,已发展到现在的工作频率可达40kHz以上。1石家庄铁道大学毕业设计1.3全控型器件驱动电路的发展趋势电力电子技术的发展趋势清楚地向人们展示了在未来一段可预见的时期内,各种电力电子器件将取长补短,优胜劣汰.全控型电力电子器件将缩小半控型电力电子器件的使用空间,所以全控型电力电子器件驱动器技术的发展趋势可预测如下:(1)各种全控型电力电子器件用驱动器将取长补短,共同存在一个时期,其存在时间的长短和使用量的多少,取决于被驱动全控型电力电子器件在电力电子器件领域中竞争的
5、结果。(2)各种全控型电力电子器件驱动器将高频化、模块化、系列化、智能化,其驱动全控型器件的容量有望进一步扩大,频率进一步提高。(3)新材料将在全控型电力电子器件驱动器中获得应用。新型材料砷化稼(GaAs),稼铝砷(GaAlAs),碳化硅和金刚石等将成为全控型电力电子器件驱动器生产的选用材料。它们的使用将极大地缩小全控型电力电子器件驱动器的尺寸,并提高其工作频率和效率。(4)各种全控型电力电子器件驱动器单独使用量将逐步缩小。它在督能功率集成电路、高压集成电路中与全控型电力电子器件共同使用的数量会越来越多。由于未来的电力电子
6、技术将使各种分立式电力电子器件的使用量有所减小,而把电力电子器件与驱动、保护和控制技术集于一身的智能功率集成电路将获得越来越多的使用。所以可以断言,随着高压功率集成电路和智能功率集成电路技术的不断进步和容量的日益扩大,各种全控型电力电子器件驱动器将批量进人该领域使用。(5)各种全控型电力电子器件驱动器的工作电源将日益简化,其消耗功率将下降。自举技术等先进技术极大地简化全控型电力电子器件驱动器的工作电源结构。1.4本设计的任务和研究方法1.4.1主要任务通过对比研究，分析各种器件驱动电路的要求及性能。1、对两类不同电力电子器
7、件的性能及常用电路对比分析2、驱动电路具体工作过程分析。3、各种开关管的驱动使用集成化的驱动模块，并分析电路的部分功能。4、做出三相电压型桥式逆变电路系统，熟练对驱动电路的具体应用。1.4.2研究方法2石家庄铁道大学毕业设计通过对器件特性的分析来了解各器件的驱动波形要求，根据要求设计驱动电路的各个组成部分，分析集成电路内部各部分功能，引脚的说明以及其常用才外围电路连接方法，具体方法如下：1.器件性能特点分析。2.两类全控型器件的驱动电路。3.驱动电路应用举例。第2章四种全控型器件的性能分析2.1电流驱动型器件的特点2.1.
8、1GTO的结构及工作原理GTO是一种PNPN4层结构的半导体器件，其结构、等效电路及图形符号示于图1中。图1中A、G和K分别表示GTO的阳极、门极和阴极。α1为P1N1P2晶体管的共基极电流放大系数，α2为N2P2N1晶体管的共基极电流放大系数，图1中的箭头表示各自的多数载流子运动方向。通常α1比α2小
