9 电力电子器件的驱动解读
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2019/2/24 电力电子技术
太原工业学院自动化系
4）不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触 发区域之内。 5）各触发脉冲必须同步，移相范围符合要求。
+E
1
+E
VD
1
2
TM
VD
2
R
4
R
பைடு நூலகம்
1
R
3
V
R
1
2
V
晶 闸 管常 触见 发的 电 路
2
VD
3
2019/2/24
电力电子技术
太原工业学院自动化系
2019/2/24
VD4
C4
太原工业学院自动化系
C2C VD 2 VD 3 R1 3
VD2
R1
GTO L R3 V R4
VD2
R2
VD1
R2
V1
50kHz N 50V 1
50kHz N 50V 1
NVD 1 C 2
1
C3 V2 V C1 C4 C3 3V2
N N3 2 VD4 N3
1
GTO L R3 R4
IM
V1 、 V2 构成脉冲放大环 节
I t
脉 冲 变 压 器 TM 和 附 属 电路构成脉冲输出环节
V1、V2导通时，通过脉 t1 t2 t 3 t4 冲变压器向晶闸管的门 理想的晶闸管触发脉冲电流波形 极和阴极之间输出触发 脉冲。 t1~t2脉冲前沿上升时间（<1s） t1~t3强脉宽度 VD1 和 R3 是为了 V1 、 V2 由导通变为截止时脉冲 IM强脉冲幅值（3IGT~5IGT） 变 压 器 TM 释 放 其 储 存 t1~t4脉冲宽度 I脉冲平顶 的能量而设 。 幅值（1.5IGT~2IGT）
2019/2/24
推荐的GTO门极电压电流波形
电力电子技术
太原工业学院自动化系
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，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，因此目前应用
较广，但其功耗大，效率较低。
a) 普通型 b) 高速型 c) 高传输比型电力电子技术
太原工业学院自动化系
按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公 共端之间信号的性质分，可分为电流驱动型 和电压驱动型。 驱动电路具体形式可为分立元件的，但目前 的趋势是采用专用集成驱动电路。
• 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。
2019/2/24
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驱动电路的基本任务：
将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求， 转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间， 可以使其开通或关断的信号。 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。 单从原理上说，驱动电路主要起开关功率放大的 作用，即脉冲放大器。但是电力电子器件的开关 特性与驱动电路的性能密切相关。同样的器件， 采用不同的驱动电路往往会得到不同的开关特性。
C2 VD3
VD2
C2 VD3
VD2
R1 R2
V1 GTO L R3
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R1
VD1 VD
1
R2 C3 V2 C4
G V1 V3 R4
电力电子技术
Hz N 1 V
50kHz N 50V 1
N2
3
N N 2 N3
C1
VD4
C1V C3R V2
3 4
R
• 二极管VD1和电容C1提供+5V电压
今天我们先讨论放大、输出部分，相控部分后 面讲述。
2019/2/24
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晶闸管触发电路应满足下列要求：
1)触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通（结合擎住 电流的概念）。 一般：电阻性负载电路 20~50μs 电感性负载电路 1ms 三相电路 宽脉冲、双窄脉冲（>=600） 2)触发脉冲应有足够的幅度。 为使并联的晶闸管能同时导通，要求能够产生强 触发脉冲。 强触发电流的幅值为一般触发电流的5倍 左右。 3）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路 的电气隔离。
• 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。
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9.1.2 晶闸管的触发电路
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。
广义上讲，整个触发电路应包括相位控制电路 和触发脉冲的放大及输出环节。
第九章 电力电子器件的 驱动与保护
太原工业学院自动化系
9.1.1 电力电子器件驱动电路概述
驱动电路 —— 主电路与控制电路之间的接口， 是电力装置的重要环节，对整个装置的性能 有很大的影响。
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。 对器件或整个装置的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。
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9.1.3 典型全控型器件的驱动电路
1. 电流驱动型器件的驱动电路
1) GTO
GTO 的 开 通控 制 与 普 通晶 闸管相似，但对脉冲前沿的 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。
uG O t
iG O t
使 GTO 关断需施加负门极 电流，对其幅值和陡度的要 求更高，关断后还应在门阴 极施加约 5V 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：
C2 VD3
VD2
R1 R2 C3 V2 C4 V3 V1 GTO L R3 R4
VD1 50kHz N 50V 1 N2 N3 C1 VD4
式典 型 的 驱直 动接 电耦 路合 GTO
2019/2/24
电力电子技术
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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，一般采用光隔离或磁隔离。
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
ID R Uin IC R1 Uout E R R1 E R R1 E
a)
光耦合器的类型及接法
b)
c)
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VD4
C4
V3
VD2、VD3、C2、C3构成倍压整流电路提供+15V 电压
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C2 VD3
C2 VD3
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R1
R1 R 2 R2
VD2
50kHz N 50kHz N1 50V 50V 1
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4）不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触 发区域之内。 5）各触发脉冲必须同步，移相范围符合要求。
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晶 闸 管常 触见 发的 电 路
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C2C VD 2 VD 3 R1 3
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GTO L R3 V R4
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50kHz N 50V 1
50kHz N 50V 1
NVD 1 C 2
1
C3 V2 V C1 C4 C3 3V2
N N3 2 VD4 N3
1
GTO L R3 R4
IM
V1 、 V2 构成脉冲放大环 节
I t
脉 冲 变 压 器 TM 和 附 属 电路构成脉冲输出环节
V1、V2导通时，通过脉 t1 t2 t 3 t4 冲变压器向晶闸管的门 理想的晶闸管触发脉冲电流波形 极和阴极之间输出触发 脉冲。 t1~t2脉冲前沿上升时间（<1s） t1~t3强脉宽度 VD1 和 R3 是为了 V1 、 V2 由导通变为截止时脉冲 IM强脉冲幅值（3IGT~5IGT） 变 压 器 TM 释 放 其 储 存 t1~t4脉冲宽度 I脉冲平顶 的能量而设 。 幅值（1.5IGT~2IGT）
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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，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，因此目前应用
较广，但其功耗大，效率较低。
a) 普通型 b) 高速型 c) 高传输比型电力电子技术
太原工业学院自动化系
按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公 共端之间信号的性质分，可分为电流驱动型 和电压驱动型。 驱动电路具体形式可为分立元件的，但目前 的趋势是采用专用集成驱动电路。
• 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。
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驱动电路的基本任务：
将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求， 转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间， 可以使其开通或关断的信号。 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。 单从原理上说，驱动电路主要起开关功率放大的 作用，即脉冲放大器。但是电力电子器件的开关 特性与驱动电路的性能密切相关。同样的器件， 采用不同的驱动电路往往会得到不同的开关特性。
C2 VD3
VD2
C2 VD3
VD2
R1 R2
V1 GTO L R3
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R1
VD1 VD
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R2 C3 V2 C4
G V1 V3 R4
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Hz N 1 V
50kHz N 50V 1
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C1V C3R V2
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• 二极管VD1和电容C1提供+5V电压
今天我们先讨论放大、输出部分，相控部分后 面讲述。
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晶闸管触发电路应满足下列要求：
1)触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通（结合擎住 电流的概念）。 一般：电阻性负载电路 20~50μs 电感性负载电路 1ms 三相电路 宽脉冲、双窄脉冲（>=600） 2)触发脉冲应有足够的幅度。 为使并联的晶闸管能同时导通，要求能够产生强 触发脉冲。 强触发电流的幅值为一般触发电流的5倍 左右。 3）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路 的电气隔离。
• 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。
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9.1.2 晶闸管的触发电路
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。
广义上讲，整个触发电路应包括相位控制电路 和触发脉冲的放大及输出环节。
第九章 电力电子器件的 驱动与保护
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9.1.1 电力电子器件驱动电路概述
驱动电路 —— 主电路与控制电路之间的接口， 是电力装置的重要环节，对整个装置的性能 有很大的影响。
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。 对器件或整个装置的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。
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9.1.3 典型全控型器件的驱动电路
1. 电流驱动型器件的驱动电路
1) GTO
GTO 的 开 通控 制 与 普 通晶 闸管相似，但对脉冲前沿的 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。
uG O t
iG O t
使 GTO 关断需施加负门极 电流，对其幅值和陡度的要 求更高，关断后还应在门阴 极施加约 5V 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：
C2 VD3
VD2
R1 R2 C3 V2 C4 V3 V1 GTO L R3 R4
VD1 50kHz N 50V 1 N2 N3 C1 VD4
式典 型 的 驱直 动接 电耦 路合 GTO
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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，一般采用光隔离或磁隔离。
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
ID R Uin IC R1 Uout E R R1 E R R1 E
a)
光耦合器的类型及接法
b)
c)
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VD4
C4
V3
VD2、VD3、C2、C3构成倍压整流电路提供+15V 电压
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C2 VD3
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R1 R 2 R2
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50kHz N 50kHz N1 50V 50V 1