IGBT驱动晶闸管触发模块的应用

IGBT驱动晶闸管触发模块的应用

【摘要】随着晶闸管模块的广泛应用，其触发控制线路的设计问题也随之体现出来，传统的脉冲变压器触发线路设计复杂、成本高、分立元件多及故障率高，在使用中急需可靠性高、线路简单、成本低的模块化触发电路。QTM系列触发块是一种新型的触发电路，它采用大功率器件IGBT做驱动元件，能有效避免晶闸管模块上电时的误导通现象。

【关键词】QTM系列；触发模块；应用研究

随着电力电子技术的发展，晶闸管在机电领域得到普遍应用，改变了传统的机电设备电气控制方式。晶闸管控制电路有多种，常用的包括脉冲变压器触发电路、光电耦合器驱动的触发电路和IGBT驱动的触发电路，光电耦合器驱动的触发电路和IGBT驱动的触发电路又分为随机触发电路、电压过零触发电路。

1.触发方式比较

传统的脉冲变压器触发电路，全部基于分立元件，不仅电路成本高，而且故障率也较高，在实际应用中已经逐步被淘汰，取而代之的是低成本的模块化触发电路。

利用MOC系列光电耦合器做驱动电路的触发模块应运而生，但由于光电耦合器的断态电压临界上升率参数（dv/dt）比较低（只有600V/μS），因而不可避免的会在初始上电时给晶闸管一个触发脉冲，造成晶闸管瞬间误导通。这种瞬间误导通，不仅给负载造成损害，也给电网带来电流冲击，影响电网质量，并且给晶闸管模块也带来极大的浪涌电流冲击。在工业加热、烘箱、烘房加热及无功功率补偿中电容投切的实际使用中，由于加热器在冷态电阻很小，电容器在初始状态时电阻趋近于零，会造成晶闸管模块因上电时的涌流而损坏。

QTM系列触发块是一种新型的触发电路，它采用大功率器件IGBT做驱动元件，不仅提高了驱动能力，由于IGBT的断态电压临界上升率dv/dt的极限值已经超过5000V/μs，也就避免了晶闸管模块上电时的误导通现象。下面，本文就QTM触发电路的工作机理和应用加以论述。

2.触发模块工作原理

外界控制信号加到触发块的控制端时，经过内部的光电隔离器件加到IGBT 的驱动控制电路，驱动电路输出高电位并输出到IGBT的栅极，栅极的高电位驱动IGBT导通，IGBT通过电压转换电路提供的能量输出触发电流，驱动晶闸管导通。

当负载端由于某种原因出现过大的电流时，触发模块内部的保护电路会动作，使IGBT的栅极变为低电平，IGBT由导通变为截止。因此IGBT不会因为

过电流而过热损坏。

当电网中出现过高的电压脉冲时，内部保护电路也会动作并泄放掉高电压，以保护IGBT不会因过电压而击穿损坏。

QTM触发电路中还设计了干扰抵制电路，以滤除电网中各种干扰脉冲，防止因干扰脉冲而使晶闸管产生误触发。

QTM触发模块采用PCB线路板直插式的焊接安装方式，具有较高的门极触发功率，能够满足普通晶闸管的触发需要；输入与输出之间采用光电隔离，输入与输出间的绝缘耐受电压不小于5300V，适用于额定电压交流380V及以下的主电路。

3.技术特性

以过零型控制产品为例，QTM触发模块与光耦驱动触发模块实际测试波形如图1和图2：

图1 QTM过零触发测试波形

图2 光耦驱动的触发模块过零触发测试波形

由图中可见，QTM系列触发模块的触发开通电压不到10V，而光电耦合器驱动的触发模块的触发开通电压达到20V以上；QTM系列触发模块的触发开通时间不到400μs，而光电耦合器驱动的触发模块的触发开通时间超过700μs。较小的开通电压、较短的开通时间，不仅减小了对负载的电流冲击，而且避免了在晶闸管模块在开通时谐波的产生，从而减小和避免了对电网质量的干扰。

4.结束语

QTM系列触发模块在实际应用中克服了其它类触发模块因dv/dt参数过低在上电时使晶闸管模块误导通的缺点，避免了浪涌电流对负载和电网的冲击，因此在实际使用中不再发生因过大的浪涌电流损坏负载和晶闸管模块和现象；同时内部采用大功率IGBT器件，保证了晶闸管模块的触发功率和开通时间，真正的减小和消除了晶闸管模块在开通不良时对电网的谐波污染，并且控制电路与主电路采用高电压光电隔离器件保证了人身和设备的安全。

QTM系列触发模块是替代传统脉冲变压器触发的一种经济型的反并联晶闸管模块的模块化触发线路，采用大功率IGBT作为门极驱动器件具有电压上升率高和触发功率大的特点，适用于各种负载的晶闸管的驱动。避免了采用双向晶闸管作为门极驱动器件由于dv/dt参数过低而产生的上电误导通现象。