电力电子技术课件-2.ppt

1、1-11.6 电力电子器件器件的驱动电力电子器件器件的驱动1-21.6.1 电力电子器件驱动电路概述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。关时间，减小开关损耗。一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动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。电路实现。驱动电路的基本任务驱动电路的基本任务：是将信息电子电路传来的信号是将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其制端和公共端之间，可以使其开

2、通或关断。开通或关断。对半控型器件只需提供开通控制信号。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。关断控制信号。驱动电路驱动电路主电路与控制电路之间的接口1-31.6.1 电力电子器件驱动电路概述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驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电电气隔离气隔离环节，一般采用光隔离或磁隔离。环节，一般采用光隔离或磁隔离。光隔离一般采用光耦合器光隔离一般采用光耦合器 磁隔离的元件通常是磁隔离的元件通常是脉冲变压器脉冲变压器ERERERa)b)c)Uin

3、UoutR1ICIDR1R1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1-41.6.1 电力电子器件驱动电路概述电力电子器件驱动电路概述按照驱动信号的性质分，可分为按照驱动信号的性质分，可分为电流驱动型电流驱动型和和电电压驱动型压驱动型。驱动电路具体形式可为驱动电路具体形式可为分立元件分立元件的，但目前的趋的，但目前的趋势是采用势是采用专用集成驱动电路专用集成驱动电路。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。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为达到参数最佳配合，首选所用器件生产厂

4、家专门开发的集成驱动电路。门开发的集成驱动电路。分类分类1-51.6.2 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路作用作用：产生符合要求的门极触发脉冲，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。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。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。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，且不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区域之内。在可靠触发区域之内。有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路

5、的电气隔离主电路的电气隔离。tIIMt1t2t3t4图1-26理想的晶闸管触发脉冲电流波形t1t2脉冲前沿上升时间（1s）t1t3强脉宽度IM强脉冲幅值（3IGT5IGT）t1t4脉冲宽度I脉冲平顶幅值（1.5IGT2IGT）晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路1-61.6.2 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路V1、V2构成构成脉冲放大环脉冲放大环节节。脉冲变压器脉冲变压器TM和附属和附属电路构成电路构成脉冲输出环节脉冲输出环节 V1、V2导通时，通过导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出触门极和阴极之间输出触发脉冲。发脉冲。R3VD1是为了使是为了使 V1、V2由

6、导通到关断来释放由导通到关断来释放能量的。能量的。图1-27 常见的晶闸管触发电路常见的晶闸管触发电路常见的晶闸管触发电路1 12 21-71.6.3 典型全控型器件的驱动电路典型全控型器件的驱动电路(1)GTOGTO的的开通控制开通控制与普与普通晶闸管相似。通晶闸管相似。GTO关断控制关断控制需施加需施加负门极电流。负门极电流。图1-28推荐的GTO门极电压电流波形OttOuGiG1)电流驱动型器件的驱动电路电流驱动型器件的驱动电路正的门极电流5V的负偏压GTO驱动电路通常包括驱动电路通常包括开通驱动电路开通驱动电路、关断驱关断驱动电路动电路和和门极反偏电路门极反偏电路三部分，可分为三部分，

7、可分为脉冲变脉冲变压器耦合式压器耦合式和和直接耦合直接耦合式式两种类型。两种类型。1-81.6.3 典型全控型器件的驱动电路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。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。目前应用较广，但其功耗大，效率较低。图1-29 典型的直接耦合式GTO驱动电路1-91.6.3 典型全控型器件的驱动电路典型全控型器件的驱动电路开通驱动电流应使开通驱动电流应使GTR处于准处于准饱和导通状态，使之不进入放饱和导通状态，使之不进入放大区和深饱和区。大

8、区和深饱和区。关断关断GTR时，施加一定的负基时，施加一定的负基极电流有利于减小关断时间和极电流有利于减小关断时间和关断损耗。关断损耗。关断后同样应在基射极之间施关断后同样应在基射极之间施加一定幅值（加一定幅值（6V左右）的左右）的负偏负偏压压,使其可靠关断。使其可靠关断。tOib 图1-30 理想的GTR基极驱动电流波形(2)GTR1-101.6.3 典型全控型器件的驱动电路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的一种驱动电路，包括电气隔离和晶体管放大电路两部分。两部分。VD1AVVS0V+10V+15VV1VD2VD3VD4V3V2V4V5V6R1R2R

9、3R4R5C1C2图1-31GTR的一种驱动电路驱动驱动GTR的集成驱动电路中，的集成驱动电路中，THOMSON公司的公司的 UAA4002和三菱公司的和三菱公司的M57215BL较为常见。较为常见。GTRVD1AVVS0V+10V+15VV1VD2VD3VD4V3V2V4V5V6R1R2R3R4R5C1C2GTR1-111.6.3 典型全控型器件的驱动电路典型全控型器件的驱动电路电力电力MOSFET和和IGBT是电压驱动型器件。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。为快速建立驱动电压，要求驱动电路输出电阻小。使使MOSFET开通的驱动电压一般开通的驱动电压一般1015

10、V，使，使IGBT开开通的驱动电压一般通的驱动电压一般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。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。在栅极串入一只低值电阻可以减小寄生振荡。2)电压驱动型器件的驱动电路电压驱动型器件的驱动电路1-121.6.3 典型全控型器件的驱动电路典型全控型器件的驱动电路(1)电力电力MOSFET的一种驱动电路：电气隔离电气隔离和晶体管放大电路晶体管放大电路两部分图1-32电力MOSFET的一种驱动电路1-131.6.3 典型全控型器件的驱动电路典

11、型全控型器件的驱动电路(2)IGBT的驱动的驱动常用的有三菱公司的常用的有三菱公司的M579系列（如系列（如M57962L和和 M57959L）和富士公司的）和富士公司的EXB系列（如系列（如EXB840、EXB841、EXB850和和EXB851）。）。多采用专用的混合集成驱动器。多采用专用的混合集成驱动器。这些混合集成驱动器内部都具有退饱和检测和保这些混合集成驱动器内部都具有退饱和检测和保护环节，当发生过电流时能快速响应但慢速关断护环节，当发生过电流时能快速响应但慢速关断IGBT,IGBT,并向外部电路给出故障信号。并向外部电路给出故障信号。1-14图1-33M57962L型IGBT驱动器的原理和接线图