【精品课件】电力电子器件的门极控制电路

• 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。
• 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：
• 脉冲变压器隔离的驱动电路：
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。
• 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。
– 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)
• 垂直移相方式： – 串联垂直移相 – 并联垂直移相
• 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
• uT的选择原则：UK=0时，Ud=0，对应 =90 °
• 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 。
• 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
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。
• 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
第三 触发角 -- 输出电压Ud • 垂直移相原理：
• 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
• 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
• 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
• 用SCR关断GTO的门控电路：
• 用GTR关断GTO的门控电路：
• 用MOSFET关断GTO的门控电路：
第八节 MOSFET 和 IGBT 的驱动电路
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。
• 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
• 选择依据： – 整流电路形式 – 触发电路形式 – 变压器接线形式
• 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
• 光耦隔离的驱动电路：
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。
• 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。
• 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。
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