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    第八章电力电子器件的门极控制电路.ppt

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    第八章电力电子器件的门极控制电路.ppt

    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。,

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