[电力电子器件驱动电路和电力电子器件器件保护x]

湖南省技工学校

理论教学教案

教师姓名

注：教案首页，教案用纸由学校另行准备湖南省劳动厅编制

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学

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变频 调速

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节次

课题

电力电子器件驱动电路和电力电子器件器件的保护 类的 新课

教学目的

掌握晶闸管、全控型器件的驱动电路和电力电子器件器件的保护。

教 学 重 占 八、、

晶闸管、全控型器件的驱动电路和电力电子器件器件的保护。

教 学 难 占

八、、

晶闸管、全控型器件的驱动电路和电力电子器件器件的保护。

主要 教学 方法

借助PPT演示、板书等多种形式启发式教学

教 具 挂 图

无

教学 环节 时间 分配

1、组织教学时间

2

3、讲授新课时间

70

2、复习导入时间

8

4、归纳小结时间

5

5、作业布置时间

5

教 学 后 记

［复习导入］

驱动电路 主电路与控制电路之间的接口

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。

驱动电路：

蚩 按控制目标的要求施加开通或关断的信号。

念对半控型器件只需提供开通控制信号。

电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， 一般米用光

隔离或磁隔离。

光隔离一般采用光耦合器。 磁隔离的兀件通常是脉冲变压器。

分类：

會 按照驱动信号的性质分，可分为电流驱动型和电压驱动型。

毎 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。

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。

［讲授新课］

一、 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。

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。

0有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。

二、 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

⑴GTO

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。

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。

?目前应用较广，但其功耗大，效率较低。

⑵GTR

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寸，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。

2）电压驱动型器件的驱动电路

电力MOSFE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 MOSFE■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。

⑴ 电力MOSFET勺一种驱动电路：

电气隔离和晶体管放大电路两部分

⑵IGBT 的驱动

多采用专用的混合集成驱动器。

%

1检测端

S故障抬示

%

三、电力电子器件器件的保护

1过电压的产生及过电压保护

电力电子装置可能的过电压一一外因过电压和内因过电压

外因过电压：主要来自雷击和系统操作过程等外因。操作过电压：由分

闸、合闸等开关操作引起；雷击过电压：由雷击引起

内因过电压：主要来自电力电子装置内部器件的开关过程

1） 换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后，反 向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压。

2） 关断过电压：全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感在器 件两端感应出的过电压。

过电压保护措施

2过电流保护

密过电流一一过载和短路两种情况

豪保护措施

和 同时采用几种过电流保护措施，提高可靠性和合理性。

和电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分区段的保护， 直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器 整定在过载时动作。

快熔对器件的保护方式：全保护和短路保护两种。全保护：过载、短路均由 快熔进行保护，适用于小功率装置或器件裕度较大的场合。短路保护：快熔 只在短路电流较大的区域起保护作用。对重要的且易发生短路的晶闸管设 备，或全控型器件，需采用电子电路进行过电流保护。常在全控型器件的驱 动电路中设置过电流保护环节，响应最快 。

3缓冲电路

缓冲电路（Snubber Circuit）:又称吸收电路，抑制器件的内因过电压、 du/d t、过电流和di /d t，减小器件的开关损耗。

关断缓冲电路（du/d t抑制电路）一一吸收器件的关断过电压和换相过 电压，抑制du/d t，减小关断损耗。

开通缓冲电路（di/dt抑制电路）一一抑制器件开通时的电流过冲和 di/dt，减小器件的开通损耗。

复合缓冲电路一一关断缓冲电路和开通缓冲电路的结合。

按能量的去向分类法：耗能式缓冲电路和馈能式缓冲电路 （无损吸收电

路）。

通常将缓冲电路专指关断缓冲电路，将开通缓冲电路叫做 di/dt抑制电路。

［归纳小结］

1、 电力电子器件器件的保护

2、 典型全控型器件的驱动电路

3、 晶闸管的触发电路

［布置作业］

1 ?试述晶闸管触发电路的作用和要求。

2.电力电子器件的保护应从哪两方面进行？

［课后预习］

电力电子器件的串联和并联使用

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