电力电子技术 教学课件 作者 高文华 电力电子技术模块2.ppt

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1、模块2电力电子器件驱动与保护2.1电力电子器件驱动电路概述2.2晶闸管的驱动与保护2.3电流型自关断器件的驱动2.4电压型自关断器件的驱动2.5自关断器件的保护2.6任务实施——绝缘栅双极晶体管驱动电路设计2.7知识拓展——集成驱动芯片介绍小结2.1电力电子器件驱动电路概述1.驱动电路定义：主电路与控制电路之间的接口2.驱动电路的基本任务：将电子电路传来的信号按控制目标的要求，转换使电力电子器件开通或关断的信号（加在控制端和公共端之间）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

2、关断控制信号。3.驱动电路的形式分立元件构成专用的集成驱动电路4.控制电路与主电路之间的电气隔离环节磁隔离的元件通常是脉冲变压器光隔离一般采用光耦合器(光耦）。其连接类型分别有普通型、高速型、高传输比型。归纳1驱动电路主电路与控制电路之间的接口性能良好的驱动电路使电力电子器件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、安全性有重要意义驱动电路的基本任务将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。驱动电路对半控型器件提供开通控制信

3、号关断信号开通信号对全控型器件提供驱动电路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）。驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号电流驱动型电压驱动型晶闸管电流驱动型器件半控型器件触发电路晶闸管的驱动电路归纳22.2晶闸管的驱动与保护1.单结晶体管触发电路（补充内容）2.锯齿波同步移相触发器3.集成触发电路及数字触发电路4.触发电路与主电路电压的同步5.晶闸管的串并联及保护1.单结晶体管触发电路对于触发电路通常有如下要求：触发电路输出的脉冲必须具有足够的功率触发脉冲必须与晶闸管的主电压保持

4、同步触发脉冲能满足主电路移相范围的要求触发脉冲要具有一定的宽度，前沿要陡正弦波尖脉冲方脉冲强触发脉冲脉冲序列图2-1常见的触发脉冲电压波形触发电路通常以组成的主要元件名称分类，可分为：单结晶体管触发电路、晶体管触发电路、集成电路触发器、计算机控制数字触发电路等。常见的触发脉冲电压波形如下：单结晶体管触发电路一、单结晶体管单结晶体管的结构、图形符号及等效电路如图所示。单结晶体管触发电路图2-2单结晶体管(a)结构示意(b)等效电路(c)图形符号(d)外形及管脚分压比IP图2-3单结晶体管伏安特性(a)单结晶体管实验

5、电路(b)单结晶体管伏安特性Ue＞UP：Ie增大，rb1急剧下降，UA达到最小，Ue也最小，达到谷点V负阻区（PV段）达到UV后，单结晶体管处于饱和导通状态饱和区（VN段）截止区（ap段）Ue＜UA：PN结反偏置，只有很小的反向漏电流Ue=UA：Ie＝０，特性曲线与横坐标交点ｂ处Ue上升：Ue＝UP＝ηUbb＋UD，单结晶体管导通，该转折点称为峰点P二、单结晶体管自激振荡电路1.电源接通：E通过Re对C充电，时间常数为ReC2.Uc增大，达到UP，单结晶体管导通，C通过R1放电3.Uc减少，达到Uv，单结晶体管截

6、止，ｕR1下降，接近于零4.重复充放电过程Re的值不能太大或太小，满足电路振荡的Re的取值范围图2-4单结晶体管自激振荡电路为了防止Re取值过小电路不能振荡，一般取一固定电阻r与另一可调电阻Re串联，以调整到满足振荡条件的合适频率。若忽略电容C放电时间，电路的自激振荡频率近似为：电路中R1上的脉冲电压宽度取决于电容放电时间常数。R2是温度补偿电阻，作用是保持振荡频率的稳定。三、具有同步环节的单结晶体管触发电路图2-5晶体管同步触发电路注意：每周期中电容C的充放电不止一次，晶闸管由第一个脉冲触发导通，后面的脉冲不起

7、作用。改变Re的大小，可改变电容充电速度，达到调节α角的目的。削波的目的：增大移相范围，使输出的触发脉冲的幅度基本一样。不削波：UP≈ηUbb，为正弦半波，移相范围小。实际应用中，常用晶体管Ｖ2代替电位器Re，以便实现自动移相。TP：脉冲变压器，实现触发电路与主电路的电气隔离。恒流源图2-6单结管触发电路其它形式2.锯齿波同步移相触发器晶闸管的电流容量越大，要求的触发功率越大。对于大中电流容量的晶闸管，为了保证其触发脉冲具有足够的功率，往往采用由晶体管组成的触发电路。晶体管触发电路按同步电压的形式不同，分为正弦波

8、和锯齿波两种。同步电压为锯齿波的触发电路，不受电网波动和波形畸变的影响，移相范围宽，应用广泛。同步电压为锯齿波的触发电路输出可为双窄脉冲（适用于有两个晶闸管同时导通的电路），也可为单窄脉冲。五个基本环节：同步环节、锯齿波的形成与脉冲移相控制环节、脉冲形成放大与输出环节、双窄脉冲形成环节、强触发环节。图2-7同步电压为锯齿波的触发电路同步电压为锯齿波的触发电路1)同步环节同