無刷直流電機傳感器及驅(qū)動

1、1第四章 無刷直流電動機及其控制系統(tǒng)n引言引言n有刷直流電動機的電磁關(guān)系有刷直流電動機的電磁關(guān)系n無刷直流電動機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理無刷直流電動機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理n無刷直流電動機的位置傳感器無刷直流電動機的位置傳感器n無刷直流電動機系統(tǒng)的功率驅(qū)動電路無刷直流電動機系統(tǒng)的功率驅(qū)動電路n無刷直流電動機控制系統(tǒng)及應(yīng)用無刷直流電動機控制系統(tǒng)及應(yīng)用內(nèi)容提要內(nèi)容提要24.3 無刷直流電動機位置傳感器無刷直流電動機位置傳感器1、位置傳感器的作用、位置傳感器的作用 通過檢測磁極與定子各相繞組軸線的相對位置，控制電機通過檢測磁極與定子各相繞組軸線的相對位置，控制電機定子繞組的通電方向。定子繞組的通電方向。 方波運行用位

2、置傳感器：方波運行用位置傳感器：特征點位置信號特征點位置信號 正弦波運行用位置傳感器：正弦波運行用位置傳感器：連續(xù)位置信號連續(xù)位置信號2、位置傳感器的主要分類、位置傳感器的主要分類 磁敏式磁敏式 光電式光電式 磁電式磁電式3一、方波運行用位置傳感器一、方波運行用位置傳感器 （開關(guān)型位置傳感器）（開關(guān)型位置傳感器） 檢測信號為方波檢測信號為方波二、正弦波運行用位置傳感器二、正弦波運行用位置傳感器 （跟蹤型位置傳感器）（跟蹤型位置傳感器） 可以檢測磁極的實時位置可以檢測磁極的實時位置4.3 無刷直流電動機位置傳感器無刷直流電動機位置傳感器44.3 無刷直流電動機位置傳感器無刷直流電動機位置傳感器4

3、.3.1 方波運行用位置傳感器方波運行用位置傳感器檢測信號為方波，只在檢測信號為方波，只在轉(zhuǎn)子位置的某些特征點轉(zhuǎn)子位置的某些特征點產(chǎn)生躍變，經(jīng)過簡單的產(chǎn)生躍變，經(jīng)過簡單的邏輯變換就可以產(chǎn)生繞邏輯變換就可以產(chǎn)生繞組 電 流 導(dǎo) 通 邏 輯 信 號組 電 流 導(dǎo) 通 邏 輯 信 號（功率開關(guān)控制信號）（功率開關(guān)控制信號）單相通電方式位置信號單相通電方式位置信號54.3 無刷直流電動機的位置傳感器無刷直流電動機的位置傳感器4.3.1 方波運行用位置傳感器方波運行用位置傳感器1. 開關(guān)式霍爾傳感器開關(guān)式霍爾傳感器2. 紅外光斷續(xù)傳感器紅外光斷續(xù)傳感器61）概述：）概述： 霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁

4、傳感器，可以霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。用?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。2）特點：）特點： 霍爾器件具有許多優(yōu)點：結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重霍爾器件具有許多優(yōu)點：結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高，耐震動，量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高，耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。 1、開關(guān)式霍爾傳感器、開關(guān)式霍爾傳感器73）霍爾元件霍爾元件 金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)有電

5、流金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。8霍爾元件的組成：霍爾元件的組成：由霍爾片、四根引線和殼體組成，由霍爾片、四根引線和殼體組成，如下圖示。如下圖示。3）霍爾元件霍爾元件 93）霍爾元件霍爾元件 幾種典型結(jié)構(gòu)幾種典型結(jié)構(gòu) 1.旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)軸2.阻磁盤阻磁盤3.永磁體永磁體4.霍爾霍爾104）測量原理）測量原理 罰擔(dān)罰 115）產(chǎn)生位置信號的原理）產(chǎn)生位置信號的原理開關(guān)式霍爾傳感器開關(guān)式霍爾傳感器124.3 無刷直流電動機的位置傳感器無刷直流電動機的

6、位置傳感器2.2.紅外光斷續(xù)傳感器紅外光斷續(xù)傳感器4.3.1 方波運行方波運行131）光電二極管）光電二極管n工作原理與電池相似，利用光子引起的電子躍遷將光信號工作原理與電池相似，利用光子引起的電子躍遷將光信號轉(zhuǎn)變成電信號，光生電流與光強成正比。轉(zhuǎn)變成電信號，光生電流與光強成正比。n光敏二極管的結(jié)構(gòu)與一般二極管相似。光敏二極管的結(jié)構(gòu)與一般二極管相似。 它裝在透明玻璃外它裝在透明玻璃外殼中殼中, 其其PN結(jié)裝在管的頂部結(jié)裝在管的頂部, 可以直接受到光的照射?？梢灾苯邮艿焦獾恼丈洹⒐饷舳O管的將光敏二極管的PN PN 結(jié)結(jié)設(shè)置在透明管殼頂部設(shè)置在透明管殼頂部的正下方的正下方14工作原理工作原理n

7、光照射在光照射在PN結(jié)上；結(jié)上；n無光照時無光照時, 反向電阻很大反向電阻很大, 反向電流很?。ò惦娏鳎?。反向電流很?。ò惦娏鳎?。n光照射光照射PN結(jié)時結(jié)時, 光子打在光子打在PN結(jié)附近結(jié)附近, 使使PN結(jié)附近產(chǎn)生光結(jié)附近產(chǎn)生光生電子和空穴對。它們在生電子和空穴對。它們在PN結(jié)處的內(nèi)電場作用下作定向結(jié)處的內(nèi)電場作用下作定向運動運動, 形成光電流。光的照度越大形成光電流。光的照度越大, 光電流越大。光電流越大。n光敏二極管在不受光照射時光敏二極管在不受光照射時, , 處于截止?fàn)顟B(tài)處于截止?fàn)顟B(tài), , 受光照射時受光照射時, , 處于導(dǎo)通狀態(tài)。處于導(dǎo)通狀態(tài)。152）光電三極管）光電三極管n光電三極管

8、比具有相同有效面積的光電二極管的光電三極管比具有相同有效面積的光電二極管的光電流大幾十至幾百倍，但響應(yīng)速度較二極管差。光電流大幾十至幾百倍，但響應(yīng)速度較二極管差。n工作原理工作原理（1）光電轉(zhuǎn)換）光電轉(zhuǎn)換（2）電流放大）電流放大16工作原理工作原理n光敏晶體管與一般晶體管很相似光敏晶體管與一般晶體管很相似, , 具有兩個具有兩個PNPN結(jié)結(jié), , 只是它的只是它的基區(qū)一邊做得很大基區(qū)一邊做得很大, , 以擴大光的照射面積。以擴大光的照射面積。n當(dāng)光照射在集電結(jié)上時當(dāng)光照射在集電結(jié)上時, ,就會在結(jié)附近產(chǎn)生電子就會在結(jié)附近產(chǎn)生電子- -空穴對空穴對, , 從從而形成光電流而形成光電流, ,相當(dāng)于

9、三極管的基極電流。由于基極電流的增相當(dāng)于三極管的基極電流。由于基極電流的增加加, , 因此集電極電流是光生電流的因此集電極電流是光生電流的倍倍, , 所以光敏晶體管有所以光敏晶體管有放大作用。放大作用。17n光敏三極管有兩個光敏三極管有兩個PN結(jié)。與普通三極管相似，有電流增結(jié)。與普通三極管相似，有電流增益，靈敏度比光敏二極管高。多數(shù)光敏三極管的基極沒有益，靈敏度比光敏二極管高。多數(shù)光敏三極管的基極沒有引出線，只有正負(fù)（引出線，只有正負(fù)（c、e）兩個引腳，所以其外型與光敏）兩個引腳，所以其外型與光敏二極管相似，從外觀上很難區(qū)別。二極管相似，從外觀上很難區(qū)別。 2）光電三極管）光電三極管184.3

10、.2 正弦波運行用位置傳感器正弦波運行用位置傳感器19一、旋轉(zhuǎn)變壓器一、旋轉(zhuǎn)變壓器tVVms sin tKVKVVmsB sinsinsin 20旋轉(zhuǎn)變壓器的工作波形旋轉(zhuǎn)變壓器的工作波形一、旋轉(zhuǎn)變壓器一、旋轉(zhuǎn)變壓器213. 旋轉(zhuǎn)變壓器的種類旋轉(zhuǎn)變壓器的種類一、旋轉(zhuǎn)變壓器一、旋轉(zhuǎn)變壓器tpuutpuummsincossinsin21兩相旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出電壓兩相旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出電壓三相旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出電壓三相旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出電壓tpuutpuutpuummmsin)120sin(sin)120sin(sinsin0302122一、旋轉(zhuǎn)變壓器一、旋轉(zhuǎn)變壓器234. 旋轉(zhuǎn)變壓器的專用數(shù)字芯片旋轉(zhuǎn)變壓器

11、的專用數(shù)字芯片n作用作用 將旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的模擬量信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號將旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的模擬量信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號n型號：型號：AD2S80A一、旋轉(zhuǎn)變壓器一、旋轉(zhuǎn)變壓器24AD2S80A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖25AD2S80A連接圖連接圖26 脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式角位移檢測裝置，脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式角位移檢測裝置，能將機械轉(zhuǎn)角變換成電脈沖。能將機械轉(zhuǎn)角變換成電脈沖。 優(yōu)點：優(yōu)點： 易于與數(shù)字電路接口易于與數(shù)字電路接口 成本低廉成本低廉 體積小，安裝方便體積小，安裝方便271. 編碼器（脈沖編碼器）分類編碼器（脈沖編碼器）分類脈沖編碼器的分類脈沖編碼器的分類增量式脈沖編碼器增量式脈沖編碼器絕對式

12、脈沖編碼盤絕對式脈沖編碼盤光電式光電式接觸式接觸式電磁感應(yīng)式電磁感應(yīng)式光電式光電式接觸式接觸式電磁感應(yīng)式電磁感應(yīng)式281. 編碼器（脈沖編碼器）分類編碼器（脈沖編碼器）分類光電編碼器光電編碼器原理：原理：一種角度（角速度）檢測裝置，它將輸入一種角度（角速度）檢測裝置，它將輸入軸的角度量，利用光電轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電軸的角度量，利用光電轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖或數(shù)字量脈沖或數(shù)字量優(yōu)點：優(yōu)點：體積小，精度高，工作可靠體積小，精度高，工作可靠, 接口數(shù)字化等接口數(shù)字化等應(yīng)用：應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、回轉(zhuǎn)臺、伺服傳動、廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、回轉(zhuǎn)臺、伺服傳動、機器人、雷達、軍事目標(biāo)測定等需要檢測角度

13、的機器人、雷達、軍事目標(biāo)測定等需要檢測角度的裝置和設(shè)備中裝置和設(shè)備中 29光電式脈沖編碼器光電式脈沖編碼器 數(shù)字顯示 信號處理電路 光電盤 圓盤 光電元件 聚光鏡 光源 2. 編碼器的結(jié)構(gòu)編碼器的結(jié)構(gòu)302. 編碼器的結(jié)構(gòu)編碼器的結(jié)構(gòu) 接觸式接觸式31板板路路電電刷刷印印光光源源園園光光柵柵指指示示光光柵柵光光電電元元件件低低坐坐護護罩罩旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸A AA A向向結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖圖底座底座32 指示光柵有兩組線紋指示光柵有兩組線紋A和和B，每組線紋，每組線紋的節(jié)距和圓光柵的節(jié)距相同，但的節(jié)距和圓光柵的節(jié)距相同，但A、B兩組兩組線紋彼此錯開線紋彼此錯開1/4個節(jié)距，每組線紋與旋轉(zhuǎn)個節(jié)距，每組線紋與旋

14、轉(zhuǎn)圓光柵配合產(chǎn)生兩路脈沖圓光柵配合產(chǎn)生兩路脈沖A和和B用于記數(shù)和用于記數(shù)和辯向。辯向。33光線透過兩個光柵的光線透過兩個光柵的A,B兩組線紋，便在光兩組線紋，便在光電元件上形成明電元件上形成明暗暗明變化一個周期的光信明變化一個周期的光信號，并被轉(zhuǎn)化為兩組近號，并被轉(zhuǎn)化為兩組近乎于正弦波的電壓信號，乎于正弦波的電壓信號，連續(xù)旋轉(zhuǎn)便得到連續(xù)旋轉(zhuǎn)便得到A和和B兩路正弦電壓信號。兩路正弦電壓信號。經(jīng)經(jīng)過放大、整形后得到所過放大、整形后得到所示的方波信號示的方波信號A和和Bo oU UA AB B9 90 0A A相相B B相相9 90 0o o5 5v v0 0v v5 5v v0 0v v脈沖編碼的

15、輸出信號脈沖編碼的輸出信號5v0vZ34o oU UA AB B9 90 0A A相相B B相相9 90 0o o5 5v v0 0v v5 5v v0 0v v脈沖編碼的輸出信號脈沖編碼的輸出信號鑒相：鑒相：如光柵盤正轉(zhuǎn)時如光柵盤正轉(zhuǎn)時A相超前相超前90o，反轉(zhuǎn)時，反轉(zhuǎn)時B相超前相超前90o?；鶞?zhǔn)：基準(zhǔn)：另外還產(chǎn)生一脈另外還產(chǎn)生一脈沖沖Z，Z為基準(zhǔn)脈沖，為基準(zhǔn)脈沖，或稱零點脈沖，它是圓或稱零點脈沖，它是圓光柵盤，可以作為坐標(biāo)光柵盤，可以作為坐標(biāo)原點的信號。原點的信號。5v0vZ35是一種絕對角度位置檢測裝是一種絕對角度位置檢測裝置，它的位置輸出信號是某種制式的數(shù)碼信號，它置，它的位置輸出信號

16、是某種制式的數(shù)碼信號，它表示位移后所達到的絕對位置。表示位移后所達到的絕對位置。u特點特點 電源切除后位置信息不會丟失，只要通電就能顯電源切除后位置信息不會丟失，只要通電就能顯示出所在的絕對位置信號。示出所在的絕對位置信號。36絕對式編碼器實物照片絕對式編碼器實物照片370123 456789101112131415(2)0(2)1(2)2(2)3(a)0123456789101112131415(2)0(2)1(2)2(2)3輸輸出出二二進進制制編編碼碼盤盤葛葛萊萊編編碼碼盤盤(b)絕絕對對式式脈脈沖沖編編碼碼盤盤A圖為二進制數(shù)碼，圖為二進制數(shù)碼，B圖為葛萊循環(huán)碼圖為葛萊循環(huán)碼38 碼盤上有

17、許多同心圓環(huán)，稱為碼道，整個圓碼盤上有許多同心圓環(huán)，稱為碼道，整個圓盤又分為若干個等分的扇形區(qū)段，每一相同的扇盤又分為若干個等分的扇形區(qū)段，每一相同的扇形區(qū)段的碼道組成一個數(shù)碼，著色的碼道為形區(qū)段的碼道組成一個數(shù)碼，著色的碼道為“1”，未著色的碼道為未著色的碼道為“0”，內(nèi)環(huán)碼道為數(shù)碼的高位。，內(nèi)環(huán)碼道為數(shù)碼的高位。 在圓盤的同一半徑方向的每個碼道處，如圖的在圓盤的同一半徑方向的每個碼道處，如圖的圓點所示，安裝一個光電元件，光源裝在圓盤的另圓點所示，安裝一個光電元件，光源裝在圓盤的另一側(cè)，碼盤轉(zhuǎn)動，每一扇形區(qū)段的光信號通過光電一側(cè)，碼盤轉(zhuǎn)動，每一扇形區(qū)段的光信號通過光電元件轉(zhuǎn)換成數(shù)碼脈沖信號。

18、元件轉(zhuǎn)換成數(shù)碼脈沖信號。1） 二進制數(shù)碼二進制數(shù)碼39圖中圖中二進制二進制的數(shù)碼的數(shù)碼1100的位置就是從的位置就是從0位算起的第位算起的第12個角個角度度絕對坐標(biāo)位置絕對坐標(biāo)位置，換算成角度是換算成角度是（360/16）x12=270的位置（編碼盤分的位置（編碼盤分為為16個區(qū)段）。個區(qū)段）。0123 456789101112131415(2)0(2)1(2)2(2)3二進制編碼盤二進制編碼盤絕對式脈沖編碼器絕對式脈沖編碼器40達到6位絕對式脈沖編碼器絕對式脈沖編碼器41 葛萊碼的特點是葛萊碼的特點是任意相鄰的兩個二進制數(shù)之任意相鄰的兩個二進制數(shù)之間只有一位是不同間只有一位是不同的，最末一個

19、數(shù)與第一個數(shù)也的，最末一個數(shù)與第一個數(shù)也是如此，這樣，就形成了循環(huán)，使整個循環(huán)里的是如此，這樣，就形成了循環(huán)，使整個循環(huán)里的相鄰數(shù)之間都遵循這一規(guī)律。要生成葛萊碼，可相鄰數(shù)之間都遵循這一規(guī)律。要生成葛萊碼，可參考下圖所示的方法。其中的行和列分別為三位參考下圖所示的方法。其中的行和列分別為三位和二位葛萊碼，結(jié)合可生成五位葛萊碼。和二位葛萊碼，結(jié)合可生成五位葛萊碼。 2） 葛萊碼葛萊碼422） 葛萊碼葛萊碼43 純二進制碼的缺點：相鄰兩個二進制數(shù)可能有多位二進制純二進制碼的缺點：相鄰兩個二進制數(shù)可能有多位二進制碼不同，當(dāng)數(shù)碼切換時有多個數(shù)位要進行切換，增大了誤讀的碼不同，當(dāng)數(shù)碼切換時有多個數(shù)位要進

20、行切換，增大了誤讀的機率。機率。 葛萊碼相鄰兩個二進制數(shù)碼葛萊碼相鄰兩個二進制數(shù)碼只有一個數(shù)位不同只有一個數(shù)位不同，因此兩數(shù)切，因此兩數(shù)切換時只在一位進行，提高了讀數(shù)的可靠性。換時只在一位進行，提高了讀數(shù)的可靠性。0123 4567891011121314150123456789101112131415二進制編碼盤二進制編碼盤葛萊編碼盤葛萊編碼盤多多位位二二進進碼碼不不同同 3） 兩種編碼的可靠性的比較兩種編碼的可靠性的比較:44（3）混合式光電編碼器）混合式光電編碼器高位為絕對式編碼，低位為脈沖式編碼高位為絕對式編碼，低位為脈沖式編碼在解決初始零位的同時，降低成本在解決初始零位的同時，降低成

21、本454.4 無刷直流電動機的功率驅(qū)動電路無刷直流電動機的功率驅(qū)動電路 作用：控制功率回路的通斷，在定子繞組作用：控制功率回路的通斷，在定子繞組中產(chǎn)生所需的電流。中產(chǎn)生所需的電流。n典型的功率電路拓?fù)涞湫偷墓β孰娐吠負(fù)鋘全控型電力電子器件簡介全控型電力電子器件簡介n電力電子器件的驅(qū)動技術(shù)電力電子器件的驅(qū)動技術(shù)464.4.1 典型的功率驅(qū)動電路拓?fù)涞湫偷墓β黍?qū)動電路拓?fù)?. 不可逆電路拓?fù)洳豢赡骐娐吠負(fù)?三相結(jié)構(gòu)三相結(jié)構(gòu) 四相結(jié)構(gòu)四相結(jié)構(gòu) 474.4.1 典型的功率驅(qū)動電路拓?fù)涞湫偷墓β黍?qū)動電路拓?fù)?. 可逆電路拓?fù)淇赡骐娐吠負(fù)?兩相全橋結(jié)構(gòu)兩相全橋結(jié)構(gòu) 三相半橋結(jié)構(gòu)三相半橋結(jié)構(gòu) 484.4.2

22、 全控型電力電子器件簡介全控型電力電子器件簡介常用的常用的典型全控型器件典型全控型器件電力電力MOSFETIGBT單管及模塊單管及模塊494.4.3 電力電子器件的驅(qū)動技術(shù)電力電子器件的驅(qū)動技術(shù)1 電力電子器件系統(tǒng)組成電力電子器件系統(tǒng)組成2 電力電子器件驅(qū)動電路概述電力電子器件驅(qū)動電路概述3 典型全控型器件的驅(qū)動電路典型全控型器件的驅(qū)動電路50電力電子系統(tǒng)電力電子系統(tǒng)：由由控制電路控制電路、驅(qū)動電路驅(qū)動電路、保護電路保護電路 和以電力電子器件為核心的和以電力電子器件為核心的主電路主電路組成組成。電力電子器件在實際應(yīng)用中的系統(tǒng)組成控制電路檢測電路驅(qū)動電路RL主電路V1V2保護電路在 主 電 路和

23、 控 制 電路 中 附 加一些電路，以 保 證 電力 電 子 器件 和 整 個系 統(tǒng) 正 ?？煽窟\行1. 電力電子器件系統(tǒng)組成電力電子器件系統(tǒng)組成電氣隔離控制電路51（1） 電力電子器件驅(qū)動電路概述電力電子器件驅(qū)動電路概述使電力電子器件工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)，使電力電子器件工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)，縮短縮短開、關(guān)時開、關(guān)時間，減小開關(guān)損耗。間，減小開關(guān)損耗。對裝置的運行效率、可靠性和安全性都有重要的意義。對裝置的運行效率、可靠性和安全性都有重要的意義。保護措施也往往設(shè)在驅(qū)動電路中，或通過驅(qū)動電路實現(xiàn)。保護措施也往往設(shè)在驅(qū)動電路中，或通過驅(qū)動電路實現(xiàn)。驅(qū)動電路的基本任務(wù)驅(qū)動電路的基本任務(wù)：按控制目

24、標(biāo)的要求施加開通或關(guān)斷的信號。按控制目標(biāo)的要求施加開通或關(guān)斷的信號。對半控型器件只需提供開通控制信號。對半控型器件只需提供開通控制信號。對全控型器件則既要提供開通控制信號，又要提供關(guān)斷控對全控型器件則既要提供開通控制信號，又要提供關(guān)斷控制信號制信號。驅(qū)動電路驅(qū)動電路主電路與控制電路之間的接口52（1） 電力電子器件驅(qū)動電路概述電力電子器件驅(qū)動電路概述 驅(qū)動電路還要提供控制電路與主電路之間的驅(qū)動電路還要提供控制電路與主電路之間的電氣隔離電氣隔離環(huán)節(jié)，環(huán)節(jié)，一般采用光隔離或磁隔離。一般采用光隔離或磁隔離。 光隔離一般采用光耦合器光隔離一般采用光耦合器 磁隔離的元件通常是磁隔離的元件通常是脈沖變壓器

25、脈沖變壓器ERERERa)b)c)UinUoutR1ICIDR1R1光耦合器的類型及接法a) 普通型 b) 高速型 c) 高傳輸比型53（1） 電力電子器件驅(qū)動電路概述電力電子器件驅(qū)動電路概述按照驅(qū)動信號的性質(zhì)分，可分為按照驅(qū)動信號的性質(zhì)分，可分為電流驅(qū)動型電流驅(qū)動型和和電壓驅(qū)電壓驅(qū)動型動型。驅(qū)動電路具體形式可為驅(qū)動電路具體形式可為分立元件分立元件的，但目前的趨勢是的，但目前的趨勢是采用采用專用集成驅(qū)動電路專用集成驅(qū)動電路。雙列直插式集成電路及將光耦隔離電路也集成在內(nèi)的混雙列直插式集成電路及將光耦隔離電路也集成在內(nèi)的混合集成電路。合集成電路。為達到參數(shù)最佳配合，首選所用器件生產(chǎn)廠家專門開發(fā)為達

26、到參數(shù)最佳配合，首選所用器件生產(chǎn)廠家專門開發(fā)的集成驅(qū)動電路的集成驅(qū)動電路。 分類分類54（2） 典型全控型器件的驅(qū)動電路典型全控型器件的驅(qū)動電路GTOGTO的開通控制開通控制與普通晶閘管相似。GTO關(guān)斷控制關(guān)斷控制需施加負(fù)門極電流。GTO門極電壓電流波形OttOuGiG1) 電流驅(qū)動型器件的驅(qū)動電路電流驅(qū)動型器件的驅(qū)動電路正的門極電流5V的負(fù)偏壓GTO驅(qū)動電路通常包括開通驅(qū)動電路開通驅(qū)動電路、關(guān)斷驅(qū)關(guān)斷驅(qū)動電路動電路和門極反偏電路門極反偏電路三部分，可分為脈沖變脈沖變壓器耦合式壓器耦合式和直接耦合直接耦合式式兩種類型。55（2） 典型全控型器件的驅(qū)動電路典型全控型器件的驅(qū)動電路直接耦合式驅(qū)動電

27、路可避免電路內(nèi)部的相互干擾和寄直接耦合式驅(qū)動電路可避免電路內(nèi)部的相互干擾和寄生振蕩，可得到較陡的脈沖前沿。生振蕩，可得到較陡的脈沖前沿。目前應(yīng)用較廣，但其功耗大，效率較低。目前應(yīng)用較廣，但其功耗大，效率較低。典型的直接耦合式GTO驅(qū)動電路56（2） 典型全控型器件的驅(qū)動電路典型全控型器件的驅(qū)動電路開通驅(qū)動電流應(yīng)使開通驅(qū)動電流應(yīng)使GTR處于準(zhǔn)飽處于準(zhǔn)飽和導(dǎo)通狀態(tài)，使之不進入放大區(qū)和導(dǎo)通狀態(tài)，使之不進入放大區(qū)和深飽和區(qū)。和深飽和區(qū)。關(guān)斷關(guān)斷GTR時，施加一定的負(fù)基極時，施加一定的負(fù)基極電流有利于減小關(guān)斷時間和關(guān)斷電流有利于減小關(guān)斷時間和關(guān)斷損耗。損耗。關(guān)斷后同樣應(yīng)在基射極之間施加關(guān)斷后同樣應(yīng)在基射極之間施加一定幅值（一定幅值（6V左右）的負(fù)偏壓左右）的負(fù)偏壓。tOib 理想的GTR基極驅(qū)動電流波形GTR57（2）典型全控型器件的驅(qū)動電路典型全控型器件的驅(qū)動電路GTR的一種驅(qū)動電路，包括電氣隔離和晶體管放大電路的一種驅(qū)動電路，包括電氣隔離和晶體管放大電路兩部分。兩部分。VD1AVVS0V+10V+15VV1VD2VD3VD4V3V2V4V5V6