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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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第9章 电力电子器件应用的共性问题.ppt

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推荐的GTO门极电压电流波形
■电流驱动型器件的驱动电路
◆主要包括:GTO和GTR两种☞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
☞关断时需施加负门极电流,对其幅值和陡度的要求更高。关断后还应在基射极之间施加一定幅值(6V左右)的负偏压。
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6V的负偏压,以提高抗干扰能力。
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典型的直接耦合式GTO驱动电路
☞直接耦合式GTO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。
GTR的一种驱动电路
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■电压驱动型器件的驱动电路
◆主要包括:电力MOSFET和IGBT两种。
◆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(几欧到几十欧之间)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。
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电力MOSFET的一种驱动电路
◆电力MOSFET的一种驱动电路
☞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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M57962L型IGBT驱动器的原理和接线图
◆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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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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RC过电压抑制电路联结方式
a)单相 b)三相
反向阻断式过电压抑制用RC电路
◆抑制外因过电压来采用RC过电压抑制电路。
◆对大容量的电力电子装置,可采用反向阻断式RC电路。
◆采用雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻、硒堆和转折二极管(BOD)等非线性元器件来限制或吸收过电压也是较常用的措施。
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