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第9章 电力电子器件应用的共性问题.ppt

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第9章 电力电子器件应用的共性问题.ppt

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图9-3常见的晶闸管触发电路
■常见的晶闸管触发电路
◆由V1、V2构成的脉冲放大环节和脉冲变压器TM和附属电路构成的脉冲输出环节两部分组成。
◆当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。
◆VD1和R3是为了V1、V2由导通变为截止时脉冲变压器TM释放其储存的能量而设的。
◆为了获得触发脉冲波形中的强脉冲部分,还需适当附加其它电路环节。
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图9-4推荐的GTO门极电压电流波形
■电流驱动型器件的驱动电路
◆GTO和GTR是电流驱动型器件。
◆GTO
☞开通控制与普通晶闸管相似,但对触发脉冲前沿的幅值和陡度要求高,且一般需在整个导通期间施加正门极电流,使GTO关断需施加负门极电流,对其幅值和陡度的要求更高。
☞GTO一般用于大容量电路的场合,其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。
幅值需达阳极电流的1/3左右,陡度需达50A/s,强负脉冲宽度约30s,负脉冲总宽约100s
施加约5V的负偏压,以提高抗干扰能力。
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图9-5典型的直接耦合式GTO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;缺点是功耗大,效率较低。
√电路的电源由高频电源经二极管整流后提供,VD1和C1提供+5V电压,VD2、VD3、C2、C3构成倍压整流电路提供+15V电压,VD4和C4提供-15V电压。
√V1开通时,输出正强脉冲;V2开通时,输出正脉冲平顶部分;
√V2关断而V3开通时输出负脉冲;V3关断后R3和R4提供门极负偏压。
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◆GTR
☞开通的基极驱动电流应使其处于准饱和导通状态,使之不进入放大区和深饱和区。
☞关断时,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。
☞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。
√VD2和VD3构成贝克箝位电路,是一种抗饱和电路,可使GTR导通时处于临界饱和状态;
√C2为加速开通过程的电容,开通时R5被C2短路,这样可以实现驱动电流的过冲,并增加前沿的陡度,加快开通。
☞驱动GTR的集成驱动电路中,THOMSON公司的UAA4002和三菱公司的M57215BL较为常见。
图9-6理想的GTR基极驱动电流波形
图9-7GTR的一种驱动电路
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图9-8电力MOSFET的一种驱动电路
■电压驱动型器件的驱动电路
◆电力MOSFET和IGBT是电压驱动型器件。
◆为快速建立驱动电压,要求驱动电路具有较小的输出电阻。
◆使电力MOSFET开通的栅源极间驱动电压一般取10~15V,使IGBT开通的栅射极间驱动电压一般取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(数十欧左右)可以减小寄生振荡,该电阻阻值应随被驱动器件电流额定值的增大而减小。
◆电力MOSFET
☞包括电气隔离和晶体管放大电路两部分;当无输入信号时高速放大器A输出负电平,V3导通输出负驱动电压,当有输入信号时A输出正电平,V2导通输出正驱动电压。
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图9-9M57962L型IGBT驱动器的原理和接线图
☞专为驱动电力MOSFET而设计的混合集成电路有三菱公司的M57918L,其输入信号电流幅值为16mA,输出最大脉冲电流为+2A和-3A,输出驱动电压+15V和-10V。
◆IGBT
☞多采用专用的混合集成驱动器,常用的有三菱公司的M579系列(如M57962L和M57959L)和富士公司的EXB系列(如EXB840、EXB841、EXB850和EXB851)。
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■过电压分为外因过电压和内因过电压两类。
■外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原
因,包括
◆操作过电压:由分闸、合闸等开关操作引起的过电压。
◆雷击过电压:由雷击引起的过电压。
■内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过
程,包括
◆换相过电压:晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后,反向电流急剧减小,会由线路电感在器件两端感应出过电压。
◆关断过电压:全控型器件在较高频率下工作,当器件关断时,因正向电流的迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。
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图9-10 过电压抑制措施及配置位置
F避雷器 D变压器静电屏蔽层 C静电感应过电压抑制电容RC1阀侧浪涌过电压抑制用RC电路
RC2阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式RC电路
RV压敏电阻过电压抑制器 RC3阀器件换相过电压抑制用RC电路RC4直流侧RC抑制电路 RCD阀器件关断过电压抑制用RCD电路
■过电压抑制措施及配置位置
◆各电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种。
◆RC3和RCD为抑制内因过电压的措施。
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