电力电子器件的门极控制电路
March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-1,第八章 电力电子器件的 门极控制电路,电力电子装置主电路、控制电路 控制电路的作用： 将给定信号转换为主电路开关器件所需的触发脉冲信号，以使主电路实现相应功能。,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-2,控制电路的构成： 控制电源 控制脉冲产生电路 门极控制电路 同步信号产生电路 检测、反馈电路 保护电路 显示、报警电路,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-3,本章主要内容： 掌握晶闸管对触发电路的要求，了解晶体管移相触发电路及同步电源的选择，掌握GTO、IGBT、MOSFET等器件对触发电路的要求。 重点： 掌握IGBT触发电路。,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-4,第一节 晶闸管对触发电路的要求,触发脉冲的作用： 决定晶闸管导通时刻，提供门极触发电流。 触发脉冲参数要求： 触发电流大于额定值，保证可靠触发 触发脉冲宽度使阳极电流大于擎住电流 强触发提高di/dt的承受能力 触发功率需要功率放大电路,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-5,触发脉冲形式要求： 正向脉冲门极对阴极为正电压 脉冲形式宽脉冲、窄脉冲、脉冲列 与主电路同步保持固定相位关系 与主电路隔离高、低压电源隔离 抗干扰能力防止误触发,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-6,第三节 晶体管移相触发电路,控制电压 UK - 触发角 - 输出电压Ud 垂直移相原理： 同步信号uT与UK的交点决定触发时刻 UK垂直移动，交点对应相位变化(移相),March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-7,垂直移相方式： 串联垂直移相 并联垂直移相,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-8,同步信号为正弦波的移相触发电路 基本环节：同步移相环节、脉冲形成环节 功率放大环节、隔离输出环节,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-9,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-10,uT的选择原则：UK=0时，Ud=0，对应 =90 °,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-11,UK 与 uT 没有交点，触发脉冲丢失 防止方法：信号合成，限制 min 、min 。,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-12,同步信号为锯齿波的移相触发电路 特点： 锯齿波同步信号不受 电网波动影响 UK 与 成线性关系,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-13,第五节 触发电路同步信号的选择,同步信号选择原则： 使UK = 0 时，Ud = 0。 选择依据： 整流电路形式 触发电路形式 变压器接线形式,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-14,例一：三相全控桥、正弦波触发电路 UK = 0 时，对应 = 90 ° 同步信号滞后于阳极电压 120 ° T1管： 阳极电压：ua 同步信号：uT1= ub T2管： 阳极电压： uc 同步信号：uT2 = ua,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-15,例二：三相全控桥、锯齿波触发电路 原则：锯齿波起点对应 = 0 °， 即 uT 的180 °对应 ua 的30 ° 同步信号超前于阳极电压 150 ° 主变压器接线形式： /Y 11 同步变压器接线形式：Y/Y 12/6,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-16,同步信号与阳极电压对应关系： 晶闸管 ： T1 T2 T3 T4 T5 T6 阳极电压： +ua uc +ub ua +uc ub 同步信号： uTa +uTc uTb +uTa uTc +uTb,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-17,第六节 GTO的门控电路,GTO门控电路的特点： GTO的开通、关断分别由开通电路、关断电路完成。 开通过程与SCR相似。 维持导通需加正向偏置电流。 关断时需要足够大的关断电流及能量。,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-18,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-19,GTO的主要缺点： 关断电流大，约为阳极电流的 20% 33% 控制电路复杂，GTO易烧损。 关断电路的实现： 由外加负电源提供关断电流。 由储能电容器提供关断能量。 关断电路输出级功率元件： SCR、GTR、MOSFET,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-20,用SCR关断GTO的门控电路：,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-21,用GTR关断GTO的门控电路：,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-22,用MOSFET关断GTO的门控电路：,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-23,第八节 MOSFET 和 IGBT 的驱动电路,场控型器件，驱动简单，驱动功率小。 基本控制原理： 开通：为栅极电容提供充电电流。 关断：为栅极电容提供放电回路。 为了提高开关频率，减小开通、关断时间， 充电、放电电流不能太小。,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-24,驱动电路形式： 直接驱动 隔离驱动（变压器隔离、光耦隔离） 两种直接驱动电路：,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-25,脉冲变压器隔离的驱动电路：,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-26,光耦隔离的驱动电路：,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-27,IGBT 驱动电路,对IGBT驱动电路的基本要求： 提供一定的正向和反向驱动电压， 提供足够大的瞬时驱动电流， 输入、输出延迟时间小， 绝缘性能高， 过电流保护。,March 30, 2000,北方交通大学电气工程系,8-28,IGBT驱动模块： 性能可靠、使用方便、应用普遍， 基本功能类似，性能不断提高。,
