电力电子器件的驱动与保护1

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1、第4章电力电子器件的驱动与保护4.1电力电子器件的驱动4.2电力电子器件的保护第4章电力电子器件的驱动与保护电力电子器件以不同的电路拓扑构成不同的电力电子电路，实现各种电能转换与控制功能。为使电力电子电路能够稳定运行并获得优良电能，需要对电力电子器件进行可靠的驱动、控制与保护。本章讲述典型触发、驱动和缓冲保护电路的组成、工作原理和特点。本章要求熟悉常用电力电子器件的基本驱动电路与保护方法。4.1电力电子器件的驱动4.1.1晶闸管触发电路4.1.2GTO驱动电路4.1.3GTR驱动电路4.1.4IGBT驱动电路4.1电力电子器件的驱动电力电子电路中各种驱动电路的电路结构取决

2、于开关器件的类型、主电路的拓扑结构和电压电流等级。采用性能良好的驱动电路，可以使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减少开关损耗，对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要意义。另外，对电力电子器件或整个装置的一些保护环节，如控制电路与主电路之间的电气隔离环节及对整个电路的缓冲环节等，也设在驱动电路或通过驱动电路来实现，这些都使得驱动电路的设计尤为重要。4.1.1晶闸管触发电路1.晶闸管对触发电路的要求1)触发信号应有足够大的功率2)触发脉冲的同步及移相范围3)触发脉冲信号应有足够的宽度，且前沿要陡4)为使并联晶闸管元件能同时导通，触发电路应能产生强触发脉冲5

3、)应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离4.1.1晶闸管触发电路2.同步信号为锯齿波的触发电路图4.2同步信号为锯齿波的触发电路4.1.1晶闸管触发电路3.集成化晶闸管移相触发电路图4.6KC04引脚图图4.7KC04电路各引脚电压波形4.1.1晶闸管触发电路引脚号符号功能用法1In-PV同相脉冲输出端接正半周应导通晶闸管的脉冲功率放大器及脉冲变压器2NC空脚3CT锯齿波电容连接端通过电容接4脚4uT锯齿波电压输出端通过电阻接移项综合端5-UCC工作负电源输入端接用户系统负电源6NC空脚7GND接地端，为整个电路提供一参考地端接用户的控制电源地端8uS同步电

4、源信号输入端接同步变压器的二次侧，同步电压为30V4.1.1晶闸管触发电路引脚号符号功能用法9uΣ移项、偏置及同步信号综合端分别通过三个等值电阻接锯齿波、偏置电压及移项电压10NC空脚11uP方波脉冲输出端，该端的输出信号反映了移项脉冲的相位通过一电容接12脚12UW脉宽信号输入端，该端与11脚所接电容的大小反映了输出脉冲的宽度接调制脉冲源输出或保护电路输出13UC-负脉冲调制及封锁控制端，通过该端输入信号的不同，可对负输出脉冲进行调制或封锁接调制脉冲源输出或保护电路输出14UC+正脉冲调制及封锁控制端，通过该端输入信号的不同，可对正输出脉冲进行调制或封锁接调制脉冲源输出

5、或保护电路输出15Out-PV反向脉冲输出端接负半周应导通晶闸管的脉冲功率放大器及脉冲变压器16+UCC系统正电源输入端接控制电路电源4.1.1晶闸管触发电路4.数字触发电路在各种数字触发电路中，目前使用较多的是以微机为控制核心的数字触发器。这种触发电路的特点是结构简单，控制灵活，准确可靠。该触发器由脉冲同步、脉冲移相、脉冲形成与输出等几个部分构成。图4.9单片机数字触发器的原理框图4.1.2GTO驱动电路1.GTO对门极驱动电路的基本要求GTO的门极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，其结构示意图及其理想的门极驱动电流波形如图4.10所示。图

6、4.10门极驱动电路结构示意图及理想的门极驱动电流波形4.1.2GTO驱动电路2.门极驱动电路实例1)小容量GTO门极驱动电路图4.11是一种小容量的GTO门极驱动电路。图4.11门极驱动电路实例14.1.2GTO驱动电路2)双电源光电耦合GTO门极驱动电路图4.12门极驱动电路实例24.1.3GTR驱动电路1.对基极驱动电路的基本要求①控制开通GTR时，驱动电流前沿要陡(小于1)，并有一定的过冲电流，以缩短开通时间，减小开通损耗。②GTR导通后，应相应减小驱动电流，使GTR处于准饱和导通状态，且使之不进入放大区和深饱和区，以降低驱动功率，缩短储存时间。③GTR关断时，应

7、迅速加上足够大的反向基极电流，迅速抽取基区的剩余载流子，确保GTR快速关断，并减小关断损耗。④GTR的驱动电路要具有自动保护功能，以便在故障状态下能快速自动切除基极驱动信号，避免GTR遭至损坏。图4.13理想的GTR基极驱动电流波形4.1.3GTR驱动电路2.贝克钳位电路为了提高GTR的工作速度，都以抗饱和的贝克钳位电路作为基本电路。它使GTR工作在准饱和状态，提高了器件开关过程的快速性能，因此成为一种被广泛采用的基本电路。电路的具体形式如图4.14所示。图4.14贝克钳位电路4.1.3GTR驱动电路3.基极驱动电路实例1)由