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电力电子技术 第42讲7 辅助元器件和系统 （1）哈尔滨工业大学远程教育文件 : 电力电子技术 42.2电力电子技术辅助元器件和系统 (1)哈尔滨工业大学远程教育7 辅助元器件和系统‡电力电子变换器中，利用电力电子开关组成开关电路，例如由四个开关管组成的桥式开关电路周期性第改变开关的通、断状态，可实现DC/DC、DC/AC、AC/DC、AC/AC电力变换和控制‡电力电子变换器中除开关电路外，还必须有一些辅助元器件和系统触发驱动保护显示控制系统辅助电源T1T2T3T4VDT1-T4LvLiDiLvLiDiLiLv指令通讯VD+-电力电子变换器系统框图示例哈尔滨工业大学远程教育文件 : 电力电子技术 42.3电力电子技术辅助元器件和系统 (1)哈尔滨工业大学远程教育‡电力电子变换器中的辅助元器件和系统驱动电路:驱动电路接收控制系统输出的控刚信号，经处理后送出驱动信号给开关器件，控制开关器件的通、断状态过流过压保护系统：检测负载或开关器件的电流、电压，保护变换器中的开关器件，防止过流、过压损坏开关器件缓冲电路：在开通和关断过程中防止开关过压和过流，减小du/dt和di/dt，减小开关损耗。

电感(电抗器)和变压器：变压器变换主电路或控制系统中的电压，或用以实现原副方的电气隔离要求，电感则用于滤波、平波、均流、能量转换及减小电流变化率滤波器：提高由电源所获取的以及输出至负载的电力质量，作为电力变换器的一部分，滤波器常在变换器电路团中标出散热系统：散发开关器件和其他部件的功耗发热，减小开关器件的热应力，降低开关器件节温控制系统：实现变换器的实时控制．综合给定和反馈信号．经处理后为开关器件提供开通、关断信号,开机、停机信号和保护信号本章介绍这些辅助元器件和系统 通道本章的学习读者应清楚辅助元器件和系统的基本属性，以及它们对电力电子变换器工作的影响哈尔滨工业大学远程教育文件 : 电力电子技术 42.4电力电子技术辅助元器件和系统 (1)哈尔滨工业大学远程教育7.1 电力电子器件器件的驱动电路驱动电路地位——主电路与控制电路之间的接口控制电路检测电路驱动电路RL主电路V1V2保护电路使电力电子器件工作在 较理想 的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义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哈尔滨工业大学远程教育文件 : 电力电子技术 42.5电力电子技术辅助元器件和系统 (1)哈尔滨工业大学远程教育驱动电路的基本任务：按控制目标的要求施加开通或关断的信号。

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，又要提供关断控制信号驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节光隔离一般采用光耦合器磁隔离的元件通常是脉冲变压器ERERERa) b) c)UinUoutR1ICIDR1R1光耦合器的类型及接法a) 普通型 b) 高速型 c) 高传输比型哈尔滨工业大学远程教育文件 : 电力电子技术 42.6电力电子技术辅助元器件和系统 (1)哈尔滨工业大学远程教育电流驱动型按照驱动信号的性质分电压驱动型分立元件按驱动电路具体形式可分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门开发的集成驱动电路驱动电路的分类哈尔滨工业大学远程教育文件 : 电力电子技术 42.7电力电子技术辅助元器件和系统 (1)哈尔滨工业大学远程教育7.1.1 晶闸管的驱动电路作用：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、温度稳定性及与主电路的电气隔离。

理想的晶闸管触发脉冲电流波形t1－ t2⎯脉冲前沿上升时间（<1μ s） t1－ t3⎯强脉冲宽度IM⎯强脉冲幅值（3 IGT－5 IGT）t1－ t4⎯脉冲宽度I⎯脉冲平顶幅值（1.5 IGT－2IGT）1. 晶闸管（ SCR）的触发电路IIMt1t2t3t4哈尔滨工业大学远程教育文件 : 电力电子技术 42.8电力电子技术辅助元器件和系统 (1)哈尔滨工业大学远程教育V2、V3构成脉冲放大环节脉冲变压器TM和附属电路构成脉冲输出环节脉冲变压器起到电气隔离的作用V2、V3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常见的晶闸管触发电路常见的晶闸管触发电路哈尔滨工业大学远程教育文件 : 电力电子技术 42.9电力电子技术辅助元器件和系统 (1)哈尔滨工业大学远程教育2. 门极可关断晶闸管（GTO）的驱动电路GTO的开通控制与普通晶闸管相似GTO关断控制需施加 负门极电流 推荐的GTO门极电压电流波形GTO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OttOuGiG正的门极电流5V的负偏压哈尔滨工业大学远程教育文件 : 电力电子技术 42.10电力电子技术辅助元器件和系统 (1)哈尔滨工业大学远程教育可分为脉冲变压器耦合式和直接耦合式两种类型。

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目前应用较广，但其功耗大，效率较低典型的直接耦合式GTO驱动电路哈尔滨工业大学远程教育文件 : 电力电子技术 42.11电力电子技术辅助元器件和系统 (1)哈尔滨工业大学远程教育7.5.2 晶体管的驱动电路1. 功率晶体管（GTR）的驱动电路开通驱动电流应使GTR处于准饱和导通状态，使之不进入放大区和深饱和区关断GTR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tOib理想的GTR基极驱动电流波形哈尔滨工业大学远程教育文件 : 电力电子技术 42.12电力电子技术辅助元器件和系统 (1)哈尔滨工业大学远程教育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VD1AVVS0V+10V+15VV1VD2VD3VD4V3V2V4V5V6R1R2R3R4R5C1C2GTR的一种驱动电路驱动GTR的集成驱动电路中，THOMSON公司的UAA4002和三菱公司的M57215BL较为常见哈尔滨工业大学远程教育文件 : 电力电子技术 42.13电力电子技术辅助元器件和系统 (1)哈尔滨工业大学远程教育2. MOSFET和IGBT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，要求驱动电路输出电阻小使MOSFET开通的驱动电压一般10～15V使IGBT开通的驱动电压一般15 ～ 20V关断时施加一定幅值的 负驱动电压（一般取-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可以减小寄生振荡哈尔滨工业大学远程教育文件 : 电力电子技术 42.14电力电子技术辅助元器件和系统 (1)哈尔滨工业大学远程教育(1) 电力MOSFET的一种驱动电路：电气隔离和晶体管放大电路两部分电力MOSFET的一种驱动电路专为驱动电力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哈尔滨工业大学远程教育文件 : 电力电子技术 42.15电力电子技术辅助元器件和系统 (1)哈尔滨工业大学远程教育(2) IGBT的集成驱动电路M57962L型IGBT驱动器的原理和接线图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）多采用专用的混合集成驱动器哈尔滨工业大学远程教育文件 : 电力电子技术 42.16电力电子技术辅助元器件和系统 (1)哈尔滨工业大学远程教育本讲总结重点：电力电子器件器件对驱动信号的要求及典型驱动电路的结构难点：电力电子器件器件的不同结构决定了驱动信号的特点本讲学习了：‡ 7.1 电力电子器件器件的驱动电路7.5.1 晶闸管（SCR）的触发电路（SCR，GTO）7.5.2 晶体管的驱动电路（GTR，P.MOSFET,IGBT）结束驱动电路接收控制系统输出的控制信号，经处理后送出驱动信号给开关器件，控制开关器件的通、断状态。

驱动电路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。