電力電子器件

1.1電力電子器件概述1.2不可控器件——電力二極管1.3半控型器件——晶閘管1.4典型全控型器件1.5其他新型電力電子器件1.6電力電子器件的驅(qū)動(dòng)1.7電力電子器件的保護(hù)1.8電力電子器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用本章小結(jié)第1章電力電子器件11.1電力電子器件概述1.1.1電力電子器件的概念和特征1.1.2電力電子電路系統(tǒng)組成1.1.3電力電子器件的分類2電力電子器件的概念和特征1.概念主電路（PowerCircuit）

在電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中，直接承擔(dān)電能的變化或控制任務(wù)的電路。電力電子器件（PowerElectronicDevice)直接用于處理電能主電路中，實(shí)現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。3電力電子器件的概念和特征1.概念電力電子器件理想模型它有三個(gè)電極1和2代表開(kāi)關(guān)的兩個(gè)主電極，3是控制開(kāi)關(guān)通斷的控制。它只有兩種工作狀態(tài)——“通態(tài)”和“斷態(tài)”

通態(tài)時(shí)其電阻為零，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合；

斷態(tài)時(shí)其電阻無(wú)窮大，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。41）處理電功率的能力>>信息電子器件。2）一般工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。3）一般由信息電子電路驅(qū)動(dòng)。4）功率損耗>>信息電子器件。2.特征電力電子器件的概念和特征電力電子器件是功率半導(dǎo)體器件52.特征電力電子器件的概念和特征如何考查電力電子器件導(dǎo)通壓降(損耗)運(yùn)行頻率(開(kāi)通時(shí)間/關(guān)斷時(shí)間)器件容量(電能處理、變換的能力)可靠性耐沖能力6導(dǎo)通主電路中電力電子器件關(guān)斷控制電路信息電子電路組成控制電路主電路電力電子系統(tǒng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制控制電路檢測(cè)驅(qū)動(dòng)RL主電路V1V2電力電子電路系統(tǒng)組成驅(qū)動(dòng)電路檢測(cè)保護(hù)電路7電力電子器件的分類1.控制方式不能用控制信號(hào)控制其通斷，不需要驅(qū)動(dòng)電路電力二極管不控型器件主電路｛通

斷電流電壓只有兩個(gè)端子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。8電力電子器件的分類1.控制方式半控型器件通過(guò)控制信號(hào)可控制其導(dǎo)通但不能控制其關(guān)斷｛晶閘管及其派生器件關(guān)斷主電路電流電壓反應(yīng)快、可靠性高、壽命長(zhǎng)、功率大、價(jià)格低，且具有節(jié)能的特點(diǎn)。9電力電子器件的分類1.控制方式全控型器件通過(guò)控制信號(hào)既可控制其導(dǎo)通又能控制其關(guān)斷｛絕緣柵雙極晶體管電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管電力晶體管自關(guān)斷器件門(mén)極可關(guān)斷晶閘管驅(qū)動(dòng)電路通

斷電流電壓具有集成化、高頻化、多功能化的特點(diǎn)，應(yīng)用很廣。處理兆瓦級(jí)大功率電能10通斷電力電子器器件的分類類2.驅(qū)動(dòng)信信號(hào)的性質(zhì)質(zhì)電流驅(qū)動(dòng)型型電壓驅(qū)動(dòng)型型控制端注入電流抽出電流電壓信號(hào)公共端控制端113.導(dǎo)電方方式單極型器件件只有一種載載流子（多多數(shù)）參與與導(dǎo)電雙極型器件件電子和空穴穴兩種載流流子同時(shí)參參與導(dǎo)電復(fù)合型器件件單極型器件件和雙極型型器件集成成混合而成成電力電子器器件的分類類12晶閘管的結(jié)結(jié)構(gòu)與工作作原理AGK晶閘管外形形、結(jié)構(gòu)和和電氣圖形形符號(hào)a)外形b)結(jié)構(gòu)構(gòu)c)圖形符符號(hào)外形：螺栓型平平板板型P1N1P2N2J1J2J3陽(yáng)極陰極門(mén)極1.結(jié)構(gòu)和和符號(hào)13常用晶閘管的結(jié)結(jié)構(gòu)螺栓型晶閘閘管晶閘管模塊塊平板型晶閘閘管外形及及結(jié)構(gòu)14實(shí)驗(yàn)電路晶閘管的結(jié)結(jié)構(gòu)與工作作原理2.導(dǎo)通和和關(guān)斷條件件AKGEAEGRAA+-15導(dǎo)通條件：陽(yáng)極與陰極極之間加正正向電壓，，同時(shí)門(mén)極極與陰極之之間也加正向電電壓。關(guān)斷條件：：陽(yáng)極電流IA小于維持電電流IH晶閘管的結(jié)結(jié)構(gòu)與工作作原理實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)現(xiàn)方法：1）減小小陽(yáng)極電源源電壓或增增大陽(yáng)極回回路電阻；；2）將陽(yáng)極極電源反向向。16實(shí)質(zhì)——正正反饋過(guò)程程產(chǎn)生注入門(mén)門(mén)極的觸發(fā)發(fā)電流IG的電路觸發(fā)門(mén)極觸發(fā)電電路對(duì)晶閘管的的驅(qū)動(dòng)晶閘管的結(jié)結(jié)構(gòu)與工作作原理IGIB2IC2=IB1IC1電流驅(qū)動(dòng)型型IGSEGREAIc2Ic1IKIAAGNPNPNPKV1V2P1AGKN1P2P2N1N2IB2IB1晶閘管導(dǎo)通通171）晶閘管具有有可控的單單向?qū)щ娦孕?。與二極管比比較，相同同點(diǎn)：都具具有單向?qū)?dǎo)電性；不不同點(diǎn)：晶晶閘管的單單向?qū)щ娛苁荛T(mén)極控制制。2）晶閘閘管屬半控控型器件。。門(mén)極只能用用來(lái)控制晶晶閘管的導(dǎo)導(dǎo)通，導(dǎo)通通后門(mén)極就就失去控制制作用。3）晶閘閘管具有開(kāi)開(kāi)關(guān)作用。。導(dǎo)通時(shí)：相當(dāng)于于開(kāi)關(guān)閉合合；阻斷時(shí)：相當(dāng)于于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)開(kāi)。晶閘管的基基本特點(diǎn)：：晶閘管的結(jié)結(jié)構(gòu)與工作作原理18電路如圖，，已知u2和ug波形，試畫(huà)出電電阻Rd兩端的電壓壓ud波形。晶閘管的導(dǎo)通時(shí)刻由u2和ug共同決定，關(guān)斷則僅取決于于u2的過(guò)零時(shí)刻例題題π2π3π19晶閘管的基基本特性1.靜態(tài)態(tài)特性伏安特性：：——陽(yáng)極伏伏安特性晶閘管的陽(yáng)陽(yáng)極與陰極極之間的電電壓ua與陽(yáng)極電流流ia之間的關(guān)系系。20正向?qū)↖G0=0IHUROUBOIG1IG2IG2>IG1>IG0IAUA01.靜態(tài)態(tài)特性正向阻斷硬開(kāi)通正向特性反向特性反向阻斷1）IG=0時(shí)，若若UA＞UBO，則晶閘管管會(huì)出現(xiàn)““硬開(kāi)通””現(xiàn)象———不允許2）IG增加時(shí)，正正向轉(zhuǎn)折電電壓減小。。3）晶閘管管一旦導(dǎo)通通，門(mén)極失失去控制作作用。4）當(dāng)晶閘閘管加反向向電壓時(shí)，，工作在反反向阻斷狀狀態(tài)。5）當(dāng)反向電壓壓足夠大時(shí)時(shí)，晶閘管管被反向擊擊穿。——不允許反向擊穿正向阻斷反向阻斷正向?qū)ㄕ９ぷ鲄^(qū)區(qū)晶閘管的基基本特性212.動(dòng)態(tài)態(tài)特性反映晶閘管管在開(kāi)通和和關(guān)斷時(shí)的的動(dòng)態(tài)工作作過(guò)程。晶閘管的開(kāi)開(kāi)通時(shí)間約約為幾微秒秒；晶閘管的關(guān)關(guān)斷時(shí)間約約幾百微秒秒。開(kāi)關(guān)時(shí)間：：開(kāi)通時(shí)間ton關(guān)斷時(shí)間toff晶閘管的基基本特性22晶閘管的主主要參數(shù)斷態(tài)重復(fù)峰峰值電壓UDRM在門(mén)極斷路路而結(jié)溫為為額定值時(shí)時(shí)，允許重重復(fù)加在器器件上的正正向峰值電電壓。反向重復(fù)峰峰值電壓URRM在門(mén)極斷路路而結(jié)溫為為額定值時(shí)時(shí)，允許重重復(fù)加在器器件上的反反向峰值電電壓。取晶閘管的的UDRM和URRM中較小的標(biāo)標(biāo)值作為該器件的的額定電壓壓。1．電壓定定額額定電壓的的選取要留留有一定裕裕量，一般般取額定電電壓為正常常工作時(shí)晶晶閘管所承承受峰值電電壓的2～～3倍。即UTn=（2~3）UTMUTM為晶閘管在在實(shí)際工作作中所承受受的最大正正反向電壓壓23通態(tài)平均電電流IT(AV)在規(guī)定的條條件下，晶晶閘管所允允許流過(guò)的的最大工頻正弦半波電流的平均值。2.電流定定額維持電流IH維持晶閘管管繼續(xù)導(dǎo)通通所必需的的最小陽(yáng)極極電流。擎住電流IL晶閘管剛從從斷態(tài)轉(zhuǎn)入入通態(tài)并移移除觸發(fā)信信號(hào)后，能能維持導(dǎo)導(dǎo)通所需的的最小電流流。對(duì)同一一晶閘管，，通常IL約為IH的2~4倍倍。晶閘管的主主要參數(shù)24正弦半波電電流波形通態(tài)平均電電流IT(AV)正弦半波電電流的有效效值波形系數(shù)Kf則正正弦半半波電流或ITn=1.57IT(AV)即100A的的晶閘管允允許通過(guò)的的電流有效效值為157A電流定額25注意：管子的發(fā)熱熱與有效值值有關(guān)，要要求實(shí)際電電流有效值值IT一定不能大大于額定電電流有效值值ITn。IT≤ITn=1.57IT(AV)故額定電流的的選取要留留有一定裕裕量，一般般取1.5～2倍。。即IT(AV)=（1.5~2）

IT(AV)≥

電流定額26斷態(tài)電壓臨臨界上升率率du/dt在額定結(jié)溫溫和門(mén)極開(kāi)開(kāi)路的情況況下，不導(dǎo)導(dǎo)致晶閘管管從斷態(tài)到到通態(tài)轉(zhuǎn)換換的外加電電壓最大上上升率。位移電流在斷態(tài)的晶晶閘管兩端端所施加的的電壓具有有正向的上上升率，在在逐段狀態(tài)態(tài)下相當(dāng)于于一個(gè)電容容的J2結(jié)流過(guò)的充充電電流。。通態(tài)電流臨臨界上升率率di/dt在規(guī)定條件件下，晶閘閘管能承受受而無(wú)有害害影響的最最大通態(tài)電電流上升率率。3．動(dòng)態(tài)參參數(shù)（自學(xué)學(xué)）晶閘管的主主要參數(shù)27晶閘管型號(hào)號(hào)的命名方方法：例如：KP100-12G表示額定電流100A、額定電壓1200V、管壓降1v的普通型晶晶閘管。晶閘管的主主要參數(shù)KP□－□□□表示晶閘管管普通反向阻阻斷型額定通態(tài)平平均電流正反向向重復(fù)復(fù)峰值值電壓壓等級(jí)級(jí)通態(tài)平平均電電壓組組別28晶閘管管的派派生器器件常規(guī)快快速晶晶閘閘管高頻晶晶閘閘管包括所所有為為快速速應(yīng)用用而設(shè)設(shè)計(jì)的的晶閘閘管與普通通晶閘閘管相相比快速晶晶閘閘管關(guān)斷時(shí)時(shí)間為為數(shù)十十微秒秒高頻晶晶閘閘管關(guān)斷時(shí)時(shí)間為為10μs左左右電壓和和電流流定額額不易易做高高應(yīng)用于于400Hz和和10kHz以以上的的斬波波或逆逆變電電路中中快速晶晶閘管管29IG=0IU0雙向晶晶閘管管有兩個(gè)個(gè)主電電極T1和T2，一個(gè)個(gè)門(mén)極極G。門(mén)極使使器件件在主主電極極的正正反兩兩方向向均可可觸發(fā)發(fā)導(dǎo)通通?？傻刃橐灰粚?duì)反反并聯(lián)聯(lián)的普普通型型晶閘閘管。。在第ⅠⅠ和第III象限有有對(duì)稱稱的伏伏安特特性。。不用平平均值值而用有效效值來(lái)來(lái)表示示其額額定電電流值值。晶閘管管的派派生器器件30IG=0IU0雙向晶晶閘管管晶閘管管的派派生器器件-++I++---I-四種觸觸發(fā)方方式++Ⅲ+-+-Ⅲ-觸發(fā)靈靈敏度度I+、ⅢⅢ-相相對(duì)較較高。。常用I+、、Ⅲ-兩種種觸發(fā)發(fā)方式式31IU0I=0GAKG逆導(dǎo)晶晶閘管管是將晶晶閘管管反并并聯(lián)一一個(gè)二二極管管制作作在同同一管管芯上上的功功率集集成器器件。。不具有有承受受反向向電壓壓的能能力，，一旦旦承受受反向向電壓壓即開(kāi)開(kāi)通。。與普通通晶閘閘管相相比正向壓壓降小小關(guān)斷時(shí)時(shí)間短短高溫特特性好好額定電電流晶閘管管電流流反并聯(lián)聯(lián)的二二極管管的電電流晶閘管管的派派生器器件32KK---快速速晶閘閘管KP---普通通晶閘閘管KN---逆導(dǎo)導(dǎo)晶閘閘管晶閘管管常見(jiàn)見(jiàn)型號(hào)號(hào)認(rèn)識(shí)識(shí)KS---雙向向晶閘閘管晶閘管管的派派生器器件33門(mén)極可可關(guān)斷斷晶閘閘管（（GTO））晶閘管管的一一種派派生器器件。。可以通通過(guò)在在門(mén)極極施加加負(fù)的的脈沖沖電流流使其其關(guān)斷斷。電壓、、電流流容量量較大大，與與普通通晶閘閘管接接近，，在兆兆瓦級(jí)級(jí)以上上的大大功率率場(chǎng)合合仍有有較多多的應(yīng)應(yīng)用。。34與普通通晶閘閘管的的相同同點(diǎn):PNPN四四層半半導(dǎo)體體結(jié)構(gòu)構(gòu)外部部引出出陽(yáng)極極、陰陰極和和門(mén)極極。與普通通晶閘閘管的的不同同點(diǎn)：：GTO是一一種多多元功功率集集成器器件。。門(mén)極可可關(guān)斷斷晶閘閘管GTO符號(hào)1.GTO的結(jié)結(jié)構(gòu)和和工作作原理理35GTO導(dǎo)通通條件件與導(dǎo)導(dǎo)通過(guò)過(guò)程——與與普通通晶閘閘管一一樣（（飽和和程度度較淺淺）。。GTO關(guān)斷斷條件件與關(guān)關(guān)斷過(guò)過(guò)程——門(mén)極加入入負(fù)脈沖電流流，即從門(mén)極極抽出電流，，在強(qiáng)烈正反反饋?zhàn)饔孟卵秆杆偻顺鲲柡秃投P(guān)斷。工作原理門(mén)極可關(guān)斷晶晶閘管（GTO）363.GTO的主要參數(shù)數(shù)最大可關(guān)斷陽(yáng)陽(yáng)極電流IATO——GTO額定電流電流關(guān)斷增益益off——最大可關(guān)斷陽(yáng)陽(yáng)極電流與門(mén)門(mén)極負(fù)脈沖電電流最大值IGM之比。開(kāi)關(guān)時(shí)間——開(kāi)通時(shí)間ton和關(guān)斷時(shí)間toff開(kāi)關(guān)時(shí)間幾個(gè)個(gè)微秒到幾十十微秒，導(dǎo)通通壓降2-3V、比晶閘閘管稍高。門(mén)極可關(guān)斷晶晶閘管（GTO）off一般很小，只只有5左右，，這是GTO的一個(gè)主要要缺點(diǎn)。37電力晶體管（（GTR）1.GTR的結(jié)構(gòu)和工工作原理單管GTR與與普通晶體管管相同。具有耐壓高、、電流大、開(kāi)開(kāi)關(guān)特性好等等特點(diǎn)。通常采用至少少由兩個(gè)晶體體管按達(dá)林頓頓接法組成的的單元結(jié)構(gòu)。。β≈β1β2采用集成電路路工藝將許多多這種單元并并聯(lián)而成——達(dá)林頓模模塊。38模塊型電力晶晶體管的內(nèi)部部結(jié)構(gòu)既有單單管型，也有有達(dá)林頓復(fù)合合型，其容量量范圍從30A／450V～800A／1400V不等。。在一個(gè)模塊的的內(nèi)部有一單單元結(jié)構(gòu)、二二單元結(jié)構(gòu)、、四單元結(jié)構(gòu)構(gòu)和六單元結(jié)結(jié)構(gòu)。電力晶體管（（GTR）1.GTR的結(jié)構(gòu)和工工作原理39模塊型電力晶晶體管的內(nèi)部部結(jié)構(gòu)既有單單管型，也有有達(dá)林頓復(fù)合合型，其容量量范圍從30A／450V～800A／1400V不等。。在一個(gè)模塊的的內(nèi)部有一單單元結(jié)構(gòu)、二二單元結(jié)構(gòu)、、四單元結(jié)構(gòu)構(gòu)和六單元結(jié)結(jié)構(gòu)。電力晶體管（（GTR）1.GTR的結(jié)構(gòu)和工工作原理402.GTR的基本特性性ib2ib1ib3ib1<ib2<ib3截止區(qū)Ic0Uce飽和區(qū)放大區(qū)靜態(tài)特征電力晶體管（（GTR）三個(gè)工作區(qū)：：截止區(qū)、放放大區(qū)、飽和和區(qū)41trtdtstontftoff90%Icsic10%IcsIb2t0t1t2t3t4t5t90%Ib110%Ib1Ib1t00ibGTR的開(kāi)通通和關(guān)斷過(guò)程程電流波形GTR的開(kāi)關(guān)時(shí)間在在幾微秒以內(nèi)內(nèi)，比晶閘管管和GTO都短。電力晶體管（（GTR）2.GTR的基本特性性開(kāi)通時(shí)間ton=td+tr關(guān)斷時(shí)間toff=ts+tf動(dòng)態(tài)特征提高工作速度度方法：減小導(dǎo)通時(shí)的的飽和深度。。增大Ib2的幅值和負(fù)偏偏壓。423.GTR的主要參數(shù)數(shù)最高工作電壓壓集電極最大允允許電流IcM集電極最大耗耗散功率PcM電力晶體管（（GTR）極限參數(shù)：43一次擊穿：集電極電壓升升高到擊穿電電壓時(shí)，集電電極電流迅速速增大，首先先出現(xiàn)的雪崩崩擊穿的現(xiàn)象象。二次擊穿：一次擊穿發(fā)生生時(shí)未有效限限制電流，Ic增大到某個(gè)臨臨界點(diǎn)突然急急劇上升，電電壓突然下降降的現(xiàn)象。4.二次擊擊穿現(xiàn)象與安安全工作區(qū)二次擊穿會(huì)立立即導(dǎo)致器件件的永久損壞壞，對(duì)GTR危害極大。電力晶體管（（GTR）44二次擊穿臨界界線最高工作電壓壓集電極最大電電流最大耗散功率率電力晶體管（（GTR）安全工作區(qū)GTR工作時(shí)時(shí)不能超過(guò)4.二次擊擊穿現(xiàn)象與安安全工作區(qū)45電力場(chǎng)效應(yīng)晶晶體管(P-MOSFET)1.結(jié)構(gòu)和工工作原理簡(jiǎn)稱：電力MOSFET（PowerMOSFET）P溝道導(dǎo)電溝道電力MOSFET主要是N溝道增強(qiáng)型型N溝道增強(qiáng)型耗盡型增強(qiáng)型耗盡型46uGS↑→導(dǎo)電溝道道寬度↑→漏漏極電流iD↑——電壓驅(qū)動(dòng)方式式電力場(chǎng)效應(yīng)晶晶體管(P-MOSFET)1.結(jié)構(gòu)和工工作原理柵極漏極源極簡(jiǎn)稱：電力MOSFET（PowerMOSFET）符號(hào)導(dǎo)通時(shí)只有多多數(shù)載流子參參與導(dǎo)電——單極型晶體管管N溝道P溝道uGS＞UT（開(kāi)啟電壓））導(dǎo)通條件：DSGDSG472.基本特性性和主要參數(shù)數(shù)（自學(xué)）電力場(chǎng)效應(yīng)晶晶體管(P-MOSFET)主要優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)關(guān)時(shí)間短（（ns級(jí)）、、工作頻率高高（100kHz以上））、驅(qū)動(dòng)功率率小、驅(qū)動(dòng)電電路簡(jiǎn)單、熱熱穩(wěn)定性好且且不存在二次次擊穿現(xiàn)象等等。缺點(diǎn)：通流能力較差差，且通態(tài)電電阻值較大。。48GTR和GTO的特點(diǎn)——雙極型，，電流驅(qū)動(dòng)，，通流能力很很強(qiáng)，開(kāi)關(guān)速速度較低，所所需驅(qū)動(dòng)功率率大，驅(qū)動(dòng)電電路復(fù)雜。電力MOSFET的特點(diǎn)——單極型，電壓壓驅(qū)動(dòng)，開(kāi)關(guān)關(guān)速度快，輸輸入阻抗高，，熱穩(wěn)定性好好，所需驅(qū)動(dòng)動(dòng)功率小且驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單單。絕緣柵雙極晶晶體管（Insulated-gateBipolarTransistor——IGBT或IGT)GTR和MOSFET復(fù)合，集二者者優(yōu)點(diǎn)于一體體。1986年投投入市場(chǎng)，是是目前中小功功率電力電子子設(shè)備的主導(dǎo)導(dǎo)器件。幾種電力電子子器件性能比比較：電力場(chǎng)效應(yīng)晶晶體管(P-MOSFET)491.結(jié)構(gòu)和和工作原理ECG電氣圖形符號(hào)號(hào)簡(jiǎn)化等效電路路絕緣柵雙極晶晶體管（IGBT）GERNC驅(qū)動(dòng)方式：由P-MOSFET決決定——柵射射極電壓控制輸出特性：由GTR決決定——通流能力強(qiáng)、、通態(tài)壓降低低502.基本特特性O(shè)有源區(qū)正向阻斷區(qū)飽和區(qū)反向阻斷區(qū)ICUGE(th)UGEOICURMUFMUCEUGE(th)UGE增加分為三個(gè)區(qū)：：正向阻斷區(qū)、、有源區(qū)和飽飽和區(qū)。轉(zhuǎn)移特性輸出特性開(kāi)啟電壓開(kāi)關(guān)時(shí)間：開(kāi)通時(shí)間約為為0.5～1.2μs關(guān)斷時(shí)間約為為0.55～1.5μs導(dǎo)通條件：uGE＞UGE(th)（開(kāi)啟電壓））工作特點(diǎn)：uGE↑→集電極電電流ic↑——電壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)型絕緣柵雙極晶晶體管（IGBT）靜態(tài)特性51絕緣柵雙極晶晶體管（IGBT）IGBT的主主要優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)關(guān)速度快，，開(kāi)關(guān)損耗小小。安全工作區(qū)大大，耐沖能力力強(qiáng)。通態(tài)壓降低。。輸入阻抗高。。52驅(qū)動(dòng)電路的基基本任務(wù)將信息電子電電路傳來(lái)的信信號(hào)按控制目目標(biāo)的要求，，轉(zhuǎn)換為加在在電力電子器器件控制端和和公共端之間間，可以使其其開(kāi)通或關(guān)斷的信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路主電路與控制制電路之間的的接口性能良好的驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路使電電力電子器件件理想的開(kāi)關(guān)狀狀態(tài)縮短開(kāi)關(guān)時(shí)間間減小開(kāi)關(guān)損耗耗對(duì)裝置的運(yùn)行行效率，可靠靠性、安全性性有重要意義義電力電子器件件驅(qū)動(dòng)電路概概述要求：驅(qū)動(dòng)電電路提供控制制電路與主電電路之間的電電氣隔離環(huán)節(jié)節(jié)。（一般采用光光隔離或磁隔隔離）。53驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷信號(hào)開(kāi)通信號(hào)對(duì)全控型器件件電流驅(qū)動(dòng)型電壓驅(qū)動(dòng)型晶閘管的驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路電力電子器件件驅(qū)動(dòng)電路概概述觸發(fā)電路驅(qū)動(dòng)電路分類類：驅(qū)動(dòng)信號(hào)性質(zhì)質(zhì)驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)構(gòu)形式分立元件驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路專用集成驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路對(duì)半控器件開(kāi)通信號(hào)54晶閘管的觸發(fā)發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電電路作用產(chǎn)生符合要求求的門(mén)極觸發(fā)發(fā)脈沖，保證證晶閘管在需需要的時(shí)刻可可靠地由阻斷斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀狀態(tài)。對(duì)觸發(fā)時(shí)刻進(jìn)進(jìn)行相位控制制。對(duì)晶閘管觸發(fā)發(fā)電路的要求求觸發(fā)脈沖的寬寬度應(yīng)保證晶晶閘管可靠導(dǎo)導(dǎo)通。觸發(fā)脈沖應(yīng)有有足夠的幅度度。不超過(guò)門(mén)極電電壓、電流和和功率定額，，且在可靠觸觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)。應(yīng)有良好的抗抗干擾性能、、溫度穩(wěn)定性性及與主電路路的電氣隔離離。55觸發(fā)電路的種種類分立元件觸發(fā)發(fā)電路：簡(jiǎn)單觸發(fā)電路路單結(jié)管觸發(fā)電電路正弦波觸發(fā)電電路鋸齒波觸發(fā)電電路集成觸發(fā)器：：KJ004移移相觸發(fā)器TC787移移相觸發(fā)器計(jì)算機(jī)控制數(shù)數(shù)字觸發(fā)電路路晶閘管的觸發(fā)發(fā)電路56幾種常見(jiàn)的觸觸發(fā)脈沖晶閘管的觸發(fā)發(fā)電路57理想觸發(fā)脈沖沖電流波形t1~t2—脈沖前沿上上升時(shí)間(<1μs)t2~t3—強(qiáng)脈沖寬度度IM—強(qiáng)脈沖幅值值(3IGT~5IGT)t3~t4—脈沖寬度I—脈沖平頂幅幅值(1.5IGT~2IGT)晶閘管的觸觸發(fā)電路IIMt1t2t3t4——強(qiáng)觸發(fā)發(fā)脈沖58V1、V2構(gòu)成脈沖放大環(huán)節(jié)。脈沖變壓器器TM和附附屬電路構(gòu)構(gòu)成脈沖輸出環(huán)環(huán)節(jié)。V1、V2導(dǎo)通時(shí)，通通過(guò)脈沖變變壓器向晶晶閘管的門(mén)門(mén)極和陰極極之間輸出出觸發(fā)脈沖沖。常見(jiàn)的晶閘閘管觸發(fā)電電路晶閘管的觸觸發(fā)電路59GTR的驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路典型全控型型器件的驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路GTR1.電流驅(qū)驅(qū)動(dòng)型器件件的驅(qū)動(dòng)電電路602.電壓壓驅(qū)動(dòng)型器器件的驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路典型全控型型器件的驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路電力MOSFET和和IGBT是電壓驅(qū)驅(qū)動(dòng)型器件件當(dāng)有輸入信信號(hào)時(shí)，放放大器A輸輸出高電平平，V2導(dǎo)通輸出正正驅(qū)動(dòng)電壓壓

，電力力MOSFET導(dǎo)通通。當(dāng)無(wú)輸入信信號(hào)時(shí)，放放大器A輸輸出低電平平，V3導(dǎo)通輸出負(fù)負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓壓，電力MOSFET關(guān)斷。。61過(guò)電壓保護(hù)護(hù)過(guò)電壓外因過(guò)電壓內(nèi)因過(guò)電壓操作過(guò)電壓壓雷擊過(guò)電壓壓換相過(guò)電壓壓關(guān)斷過(guò)電壓壓過(guò)電壓的產(chǎn)產(chǎn)生62保護(hù)原理：：利用電容兩兩端電壓不不能突變的的特點(diǎn)吸收收尖峰電壓壓。保護(hù)措施阻容吸收保保護(hù)保護(hù)原理：：出現(xiàn)過(guò)電壓壓時(shí)，可通通過(guò)很大峰峰值電流，而電電壓基本不不變。（類似穩(wěn)壓壓管）壓敏電阻保保護(hù)——非非線性電阻阻基本特性：：正反向?qū)ΨQ稱，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)雙向限壓壓。由成組串聯(lián)聯(lián)的硒整流流片構(gòu)成，，現(xiàn)已很少少采用。硒堆保護(hù)———非線性性元件過(guò)電壓保護(hù)護(hù)63F避雷器D變壓器靜電電屏蔽層C靜電感應(yīng)過(guò)過(guò)電壓抑制制電容RC1閥側(cè)浪涌過(guò)過(guò)電壓抑制制用RC吸吸收電路RC2閥側(cè)浪涌過(guò)過(guò)電壓抑制制用反向阻阻斷式RC吸收電路路（整流式式阻容吸收收電路）RV壓敏電阻過(guò)過(guò)電壓抑制制器RC3閥器件換相相過(guò)電壓抑抑制用RC吸收電路路RC4直流側(cè)RC吸收電路路RCD閥器件關(guān)斷斷過(guò)電壓抑抑制用RCD電路過(guò)電壓保護(hù)護(hù)過(guò)電壓抑制制措施及配配置位置網(wǎng)側(cè)閥側(cè)直流側(cè)交流側(cè)整流器64交流側(cè)過(guò)電電壓保護(hù)1）阻容保保護(hù)：在在變壓器二二次側(cè)并入入電阻R和和電容C。過(guò)電壓保護(hù)護(hù)652）非線性性電阻保護(hù)護(hù)—壓敏電電阻保護(hù)一般情況下下，為使系系統(tǒng)更加精精確，往往往在交流側(cè)側(cè)采用雙重重保護(hù)，即即阻容保護(hù)護(hù)和非線性性保護(hù)同時(shí)時(shí)使用。過(guò)電壓保護(hù)護(hù)交流側(cè)過(guò)電電壓保護(hù)66一般采用非非線性保護(hù)護(hù)，即引入入壓敏電阻阻。一般采用阻阻容保護(hù)。。返回過(guò)電壓保護(hù)護(hù)直流側(cè)過(guò)電電壓保護(hù)晶閘管兩端端的過(guò)電壓壓保護(hù)67過(guò)電流保護(hù)護(hù)外因：負(fù)載過(guò)載、、負(fù)載短路路、電源過(guò)過(guò)高或過(guò)低低、逆變失失敗等。過(guò)電流的產(chǎn)產(chǎn)生內(nèi)因：晶閘管損壞壞、觸發(fā)電電路故障等等。串接交流進(jìn)進(jìn)線電抗或或采用漏抗抗較大的整整流變壓器器電子電路保保護(hù)過(guò)電流繼電電器保護(hù)直流快速開(kāi)開(kāi)關(guān)保護(hù)快速熔斷器器保護(hù)保護(hù)措施68過(guò)電流保護(hù)護(hù)措施及配配置位置過(guò)電流保護(hù)措施過(guò)電流繼電電器快速熔斷器器直流快速斷路器同時(shí)采用幾幾種過(guò)電流流保護(hù)措施施，提高可靠性性和合理性性過(guò)電流短路時(shí)的部部分區(qū)段的的保護(hù)整定在電子子電路動(dòng)作作之后實(shí)現(xiàn)現(xiàn)保護(hù)整定在過(guò)載載時(shí)動(dòng)作短路過(guò)載電子電路作為第一保保護(hù)措施過(guò)電流保護(hù)護(hù)過(guò)流繼電器快速熔斷器器直流快速開(kāi)開(kāi)關(guān)電子保護(hù)電電路69返回過(guò)電流保護(hù)護(hù)快速熔斷器器的幾種接接法70快速熔斷器器——是電力電子子裝置中最最有效、應(yīng)應(yīng)用最廣的的一種過(guò)電流保護(hù)護(hù)措施，歸納納阻容吸收電電路——是電力電子子裝置中最最簡(jiǎn)單、應(yīng)應(yīng)用最廣的的一種過(guò)電壓保護(hù)護(hù)措施。晶閘管的保保護(hù)過(guò)電壓保護(hù)護(hù)過(guò)電流保護(hù)護(hù)71緩沖電路緩沖電路（吸收電路路）作用抑制器件的的內(nèi)因過(guò)電電壓、du/dt、、過(guò)電流和和di/dt，減小器件件的開(kāi)關(guān)損損耗。關(guān)斷緩沖電電路（du/dt抑抑制電路））用于吸收器器件的關(guān)斷斷過(guò)電壓和和換相過(guò)電電壓，抑制制du/dt，減小小關(guān)斷損耗耗開(kāi)通緩沖電電路（di/dt抑抑制電路））用于抑制器器件開(kāi)通時(shí)時(shí)的電流過(guò)過(guò)沖和di/dt，，減小開(kāi)通通損耗緩沖電路分分類緩沖電路構(gòu)構(gòu)成：一般由R、L、、C、VD等元元件組成成通常緩緩沖電電路一一般指指關(guān)斷斷緩沖沖電路路，而而將開(kāi)開(kāi)通緩緩沖電電路稱稱為di/dt抑制制電路路72di/dt抑制電電路和和充放放電型型RCD緩緩沖電電路及及波形形a)電電路b)波波形緩沖電電路緩沖電電路實(shí)實(shí)例73當(dāng)單只只晶閘閘管額額定電電壓小小于實(shí)實(shí)際要要求時(shí)時(shí)，可可將多多只同同型號(hào)號(hào)晶閘閘管串串聯(lián)起起來(lái)使使用。。實(shí)際存存在的的問(wèn)題題：理想情情況：：各串聯(lián)聯(lián)的晶晶閘管管承受受的電電壓相相等。。靜態(tài)不不均壓壓?jiǎn)栴}題——由由于器器件靜靜態(tài)參參數(shù)和和特性性不同同而造造成動(dòng)態(tài)不不均壓壓?jiǎn)栴}題——由由于于器件件動(dòng)態(tài)態(tài)參數(shù)數(shù)和特特性不不同而而造成成電壓分分配不不均衡衡。解決方方法：：靜態(tài)均均壓———并并聯(lián)均均壓電電阻Rj動(dòng)態(tài)均均壓———并并聯(lián)均均壓阻阻容RC應(yīng)盡量量選用用特性性參數(shù)數(shù)一致致的器器件晶閘管管的串串聯(lián)74晶閘管管的并并聯(lián)實(shí)際存存在的的問(wèn)題題：因靜態(tài)態(tài)和動(dòng)動(dòng)態(tài)特特性參參數(shù)差差異導(dǎo)導(dǎo)致電電流分分配不不均衡衡。理想情情況：：各并聯(lián)聯(lián)的晶晶閘管管承擔(dān)擔(dān)的電電流相相等。。解決方方法：：串聯(lián)均均流電電阻R串聯(lián)均均流電電抗器器應(yīng)盡量量選用用特性性參數(shù)數(shù)一致致的器器件當(dāng)單只只晶閘閘管額額定電電流小小于實(shí)實(shí)際要要求時(shí)時(shí)，可可將多多只同同型號(hào)號(hào)晶閘閘管并并聯(lián)起起來(lái)使使用。。75晶閘管管的并并聯(lián)實(shí)際存存在的的問(wèn)題題：因靜態(tài)態(tài)和動(dòng)動(dòng)態(tài)特特性參參數(shù)差差異導(dǎo)導(dǎo)致電電流分分配不不均衡衡。理想情情況：：各并聯(lián)聯(lián)的晶晶閘管管承