第三章 電力電子器件的驅(qū)動和保護(hù)

第三節(jié)電力電子器件的驅(qū)動和保護(hù)本章重點(diǎn)第一節(jié)晶閘管觸發(fā)電路第二節(jié)電力電子器件的驅(qū)動第三節(jié)電力電子器件的保護(hù)第四節(jié)電力電子器件的緩沖電路本章小結(jié)本章重點(diǎn)掌握觸發(fā)電路的基本要求、電路構(gòu)成及工作原理；熟悉電力電子器件的驅(qū)動要求和驅(qū)動電路的原理及組成；掌握電力電子器件的各種保護(hù)及擴(kuò)容方法；了解電力電子器件的緩沖電路的原理和作用；第一節(jié)晶體管觸發(fā)電路1.簡介：為了減少門極損耗與確保觸發(fā)時(shí)刻的準(zhǔn)確性，門極電壓、電流均采用脈動形式。一、對晶閘管觸發(fā)電路的要求1）觸發(fā)信號應(yīng)有足夠的功率（電壓、電流）

1.電壓、電流必須大于產(chǎn)品提供的參數(shù)；

2.不得超過規(guī)定的門極最大允許峰值電壓、電流2）對觸發(fā)信號的波形要求

1.脈沖有一定寬度：保證觸發(fā)間陽流能到達(dá)IL；

2.脈沖前沿疊加強(qiáng)觸發(fā)：快速可靠觸發(fā)（大功率）3）觸發(fā)脈沖的同步及移相范圍

1.同步：觸發(fā)脈沖與陽極電壓（電源電壓波形）保存固定的相位關(guān)系；

移相范圍：見書31頁表1-5，見書49頁表2-1

4）防止干擾與誤觸發(fā)誤導(dǎo)通：由于干擾信號進(jìn)入門極電路而引起誤導(dǎo)通。處理對觸發(fā)電路進(jìn)行屏蔽；

隔離等干擾措施；二、晶體管觸發(fā)電路

2.1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

1.優(yōu)點(diǎn)：簡單、可靠、觸發(fā)脈沖前沿陡坡、抗干擾能力強(qiáng)、溫度補(bǔ)償性能；

2.1.1單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)與特性

1.結(jié)構(gòu)（見書33頁，圖1-22）

（第一基極b1第二基極b2發(fā)射極e）又稱雙基管

它是一種特殊的半導(dǎo)體器件，有三個(gè)引出端，從圖1-22中可知其只有一個(gè)PN結(jié)，又稱單結(jié)晶體管。

2.特性與單結(jié)晶體管振蕩電路2.1.2單結(jié)晶體管自激振蕩電路2.1.3單結(jié)晶體管觸發(fā)電路以單相半控橋單結(jié)晶體管觸發(fā)電路為例；見flash模擬。動畫演示2.2晶閘管相控觸發(fā)電路一、晶閘管對觸發(fā)電路的要求（1）觸發(fā)信號可為直流、交流或脈沖電壓；（2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率；（3）觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖的前沿應(yīng)盡可能陡；（4）觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。

二、常用的觸發(fā)脈沖信號（a）為正弦波觸發(fā)脈沖信號。前沿不陡，觸發(fā)準(zhǔn)確性差，僅用在觸發(fā)要求不高的場合；（b）尖脈沖。生成較容易，電路簡單，也用于觸發(fā)要求不高的場合；（c）矩形脈沖；（d）強(qiáng)觸發(fā)脈沖。前沿陡，寬度可變，有強(qiáng)觸發(fā)功能，適用于大功率場合；（e）雙窄脈沖。有強(qiáng)觸發(fā)功能，變壓器耦合效率高，用于控制精度較高，感性負(fù)載的裝置；（f）脈沖列。具有雙窄脈沖的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。三、脈沖電路與晶閘管的連接方式

1.直接連接：操作不安全，主電路干擾觸發(fā)電路。

2.光耦合器連接：輸入和輸出間電隔離，絕緣性能好，抗干

擾能力強(qiáng)。

3.脈沖變壓器耦合連接：有良好的電氣絕緣。四、

同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路動畫演示

1、脈沖形成與放大環(huán)節(jié)脈沖形成環(huán)節(jié)由V4、V5構(gòu)成；放大環(huán)節(jié)由V7、V8組成。控制電壓uco加在V4基極上，觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器TP二次輸出。

1、脈沖形成與放大環(huán)節(jié)當(dāng)V4的基極電壓uco=0時(shí)，V4截止。電源+E1經(jīng)R11供給V5基極電流，使V5飽和導(dǎo)通。所以V5集電極電壓接近-E1，V7、V8處于截止?fàn)顟B(tài)，無脈沖輸出。電源+E1經(jīng)R9、V5的發(fā)射極到-E1對電容C3充電，充滿后電容端電壓接近2E1，極性如圖所示。

1、脈沖形成與放大環(huán)節(jié)當(dāng)uco≥0.7V時(shí)，V4導(dǎo)通。A點(diǎn)電位從+E1突降到1V，由于電容C3兩端電壓不能突變，所以V5基極電位也突降到-2E1，V5基射極反偏置，V5立即截止。它的集電極電壓由-E1迅速上升到鉗位電壓2.1V時(shí)，使得V7、V8導(dǎo)通，輸出觸發(fā)脈沖。

1、脈沖形成與放大環(huán)節(jié)同時(shí)電容C3由+E1經(jīng)R11、VD4、V4放電并反向充電，使V5基極電位逐漸上升。直到V5基極電位ub5>-E1，V5又重新導(dǎo)通。這時(shí)V5集電極電壓立即降到-E1，使V7、V8截止，輸出脈沖終止。脈沖前沿由V4導(dǎo)通時(shí)刻確定，脈沖寬度由反向充電時(shí)間常數(shù)R11C3決定。

2、鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)鋸齒波電壓形成電路由V1、V2、V3和C2等元件組成，其中V1、VS、RP2和R3為一恒流源電路。

當(dāng)V2截止時(shí)，恒流源電流I1C對電容C2充電，所以C2兩端的電壓uC為

uC按線性增長，即ub3按線性增長。調(diào)節(jié)電位器RP2，可以改變C2的恒定充電電流I1C。

當(dāng)V2導(dǎo)通時(shí)，因R4很小，所以C2迅速放電，使得ub3電位迅速降到零伏附近。當(dāng)V2周期性地導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，ub3便形成一鋸齒波。射極跟隨器V3的作用是減小控制回路電流對鋸齒波電壓ub3的影響。V4基極電位由鋸齒波電壓、控制電壓uco、直流偏移電壓up三者疊加所定，它們分別通過電阻R6、R7、R8

與V4基極連接。

根據(jù)疊加原理，先設(shè)uh為鋸齒波電壓ue3單獨(dú)作用在基極時(shí)的電壓，其值為

所以uh仍為鋸齒波，但斜率比ue3低。同理，直流偏移電壓up單獨(dú)作用在V4基極時(shí)的電壓為

控制電壓uco單獨(dú)作用在V4基極時(shí)的電壓為：

所以，仍為一條與up平行的直線，但絕對值比up?。蝗詾橐粭l與uco平行的直線，但絕對值比uco小。

當(dāng)V4不導(dǎo)通時(shí)，V4的基極b4的波形由確定。當(dāng)b4點(diǎn)電壓等于0.7V后，V4導(dǎo)通。產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。改變uco便可以改變脈沖產(chǎn)生時(shí)刻，脈沖被移相。加up的目的是為了確定控制電壓uco=0時(shí)脈沖的初始相位。以三相全控橋?yàn)槔?，?dāng)接反電勢電感負(fù)載時(shí)，脈沖初始相位應(yīng)定在α=90度；當(dāng)uco=0時(shí)，調(diào)節(jié)up的大小使產(chǎn)生脈沖的M點(diǎn)對應(yīng)α=90度的位置。當(dāng)uco為0，α=90度，則輸出電壓為0；如uco為正值，M點(diǎn)就向前移，控制角α<90度，處于整流工作狀態(tài)；如uco為負(fù)值，M點(diǎn)就向后移，控制角α>90度，處于逆變狀態(tài)。

同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路的工作波形

3、同步環(huán)節(jié)同步環(huán)節(jié)是由同步變壓器TS、VD1、VD2、C1、R1和晶體管V2組成。同步變壓器和整流變壓器接在同一電源上，用同步變壓器的二次電壓來控制V2的通斷作用，這就保證了觸發(fā)脈沖與主電路電源同步。

同步是指鋸齒波的頻率與主電路電源的頻率相同且相位關(guān)系確定。鋸齒波是由開關(guān)管V2控制的，也就是由V2的基極電位決定的。同步電壓uTS經(jīng)二極管VD1加在V2的基極上。當(dāng)電壓波形在負(fù)半周的下降段時(shí)，因Q點(diǎn)為零電位，R點(diǎn)為負(fù)電位，VD1導(dǎo)通，電容C1被迅速充電。Q點(diǎn)電位與R點(diǎn)相近，故在這一階段V2基極為反向偏置，V2截止。在負(fù)半周的上升段，+E1電源通過R1給電容C1充電，其上升速度比uTS波形慢，故VD1截止，uQ為電容反向充電波形。當(dāng)Q點(diǎn)電位達(dá)1.4V時(shí)，V2導(dǎo)通，Q點(diǎn)電位被鉗位在1.4V。直到TS二次電壓的下一個(gè)負(fù)半周到來，VD1重新導(dǎo)通，C1放電后又被充電，V2截止。如此循環(huán)往復(fù)，在一個(gè)正弦波周期內(nèi)，包括截止與導(dǎo)通兩個(gè)狀態(tài)，對應(yīng)鋸齒波波形恰好是一個(gè)周期，與主電路電源頻率和相位完全同步，達(dá)到同步的目的?？梢钥闯鲣忼X波的寬度是由充電時(shí)間常數(shù)R1C1決定的。

4、雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)觸發(fā)電路自身在一個(gè)周期內(nèi)可輸出兩個(gè)間隔60度的脈沖，稱內(nèi)雙脈沖電路。而在觸發(fā)器外部通過脈沖變壓器的連接得到雙脈沖稱為外雙脈沖。本觸發(fā)電路屬于內(nèi)雙脈沖電路。當(dāng)V5、V6都導(dǎo)通時(shí)，V7、V8截止，沒有脈沖輸出。只要V5、V6有一個(gè)截止，就會使V7、V8導(dǎo)通，有脈沖輸出。因此本電路可產(chǎn)生符合要求的雙脈沖。第一個(gè)脈沖由本相觸發(fā)單元的uco對應(yīng)的控制角α使V4由截止變導(dǎo)通造成V5瞬時(shí)截止，使得V8輸出脈沖。隔60度的第二個(gè)脈沖是由后一相觸發(fā)單元通過連接到引腳Y使本單元V6截止，使本觸發(fā)電路第二次輸出觸發(fā)脈沖。其中VD4和R17的作用主要是防止雙脈沖信號相互干擾。

在三相橋式全控整流電路中，雙脈沖環(huán)節(jié)的可按下圖接線。六個(gè)觸發(fā)器的連接順序是：1Y-2X、2Y-3X、3Y-4X、4Y-5X、5Y-6X、6Y-1X。

5、強(qiáng)觸發(fā)環(huán)節(jié)36V交流電壓經(jīng)整流、濾波后得到50V直流電壓，經(jīng)R15對C6充電，B點(diǎn)電位為50V。當(dāng)V8導(dǎo)通時(shí)，C6經(jīng)脈沖變壓器一次側(cè)R16、V8迅速放電，形成脈沖尖峰，由于有R15的電阻，且電容C6的存儲能量有限，B點(diǎn)電位迅速下降。當(dāng)B點(diǎn)電位下降到14.3V時(shí)，VD15導(dǎo)通，B點(diǎn)電位被15V電源鉗位在14.3V，形成脈沖平臺。C5組成加速電路，用來提高觸發(fā)脈沖前沿陡度。

6、脈沖封鎖二極管

VD5陰極接零電位或負(fù)電位，使V7、V8截止，可以實(shí)現(xiàn)脈沖封鎖。VD5用來防止接地端與負(fù)電源之間形成大電流通路。

五、集成觸發(fā)電路目前國內(nèi)生產(chǎn)的集成觸發(fā)器有KJ系列和KC系列，國外生產(chǎn)的有TCA系列，下面簡要介紹由KC系列的KC04移相觸發(fā)器和KC4lC六路雙脈沖形成器所組成的三相全控橋集成觸發(fā)器的工作原理。

1、KC04移相觸發(fā)器（1）KC04移相觸發(fā)器的主要技術(shù)指標(biāo)如下：電源電壓：DC±l5V，允許波動±5%；電源電流：正電流≤l5mA，負(fù)電流≤8mA；移相范圍：≥(=30V，=l5KΩ)；脈沖寬度：400s～2ms；脈沖幅值：≥13V；最大輸出能力：100mA；正負(fù)半周脈沖不均衡：≤土；環(huán)境溫度：-——。（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)（3）KC04移相觸發(fā)器的內(nèi)部線路組成

KC04移相觸發(fā)器的內(nèi)部線路是由同步環(huán)節(jié)、鋸齒波形成、移相控制、脈沖形成及整形放大、脈沖輸出等環(huán)節(jié)組成。

①同步環(huán)節(jié)V1～V4等組成同步環(huán)節(jié)，同步電壓us經(jīng)限流電阻R20加到V1、V2的基極。在同步電壓正半波us＞0.7V時(shí)，V1導(dǎo)通，V4截止；在同步電壓負(fù)半波us＜-0.7V時(shí)，V2、V3導(dǎo)通，V4截止；只有在│us│＜0.7V時(shí)，V4導(dǎo)通。②鋸齒波形成V4截止時(shí)，C1充電，形成鋸齒波的上升段，V4導(dǎo)通時(shí)，C1放電，形成鋸齒波的下降段，每周期形成兩個(gè)鋸齒波。鋸齒波寬度小于180°。

③移相環(huán)節(jié)

V6及外接元件組成移相環(huán)節(jié)，基極信號是鋸齒波電壓、偏移電壓和控制電壓的綜合。改變V6基極電位，V6導(dǎo)通時(shí)刻隨之改變，實(shí)現(xiàn)脈沖移相。

④脈沖形成

V7等組成脈沖形成環(huán)節(jié)，平時(shí)V7導(dǎo)通，電容C2充電為左正右負(fù)。V6導(dǎo)通時(shí)，其集電極電位突然下降，同時(shí)引起V7截止。電容C2放電并反充電為左負(fù)右正。當(dāng)V7基極電位Ube7≥0.7V時(shí)，V7導(dǎo)通，V7集電極有脈沖輸出。V7集電極每周期輸出間隔180°的兩個(gè)脈沖。

⑤脈沖分選

V8、V12組成脈沖分選環(huán)節(jié)，脈沖分選保證同步電壓正半周V8截止，同步電壓負(fù)半周V12截止，使得觸發(fā)電路在一周內(nèi)有兩個(gè)相位上相差180°的脈沖輸出。

KC04移相觸發(fā)器的管腳分布

KC04移相觸發(fā)器各腳的波形

KC04移相觸發(fā)器主要用于單相或三相全控橋式裝置。KC系列中還有KC0l，KC09等。KJ00l主要用于單相、三相半控橋等整流電路中的移相觸發(fā)，可獲得寬脈沖。KC09是KC04的改進(jìn)型，兩者可互換，適用于單相、三相全控式整流電路中的移相觸發(fā)，可輸出兩路相位差180度的脈沖。它們都具有輸出負(fù)載能力大、移相性能好以及抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。2、KC04的一個(gè)典型應(yīng)用電路

3、KC4lC六路雙窄脈沖形成器KC4lC是六路雙脈沖形成集成電路KC4lC的輸入信號通常是KC04的輸出，把三塊KC04移相觸發(fā)器的l腳與15腳產(chǎn)生的6個(gè)主脈沖分別接到KC4lC集成塊的1~6腳，經(jīng)內(nèi)部集成二極管完成“或”功能，形成雙窄脈沖，再由內(nèi)部6個(gè)集成三極管放大，從10~15腳輸出，還可以在外部設(shè)置Vl~V6晶體管作功率放大，可得到800mA的觸發(fā)脈沖電流，供觸發(fā)大電流的晶閘管用。KC4lC不僅具有雙窄脈沖形成功能，而且還具有電子開關(guān)控制封鎖功能，當(dāng)7腳接地或處于低電位時(shí)，內(nèi)部集成開關(guān)管截止，各路正常輸出脈沖；當(dāng)7腳接高電位或懸空時(shí)，飽和導(dǎo)通，各路無脈沖輸出。4、KC4lC與KC04組成的雙窄脈沖觸發(fā)電路

七、觸發(fā)脈沖與主電路的同步

——脈沖變壓器與防誤觸發(fā)措施

一、同步的概念晶閘管電路的同步（或定相）：是指正確選擇同步信號電壓相位以及得到不同相位同步電壓的方法。二、實(shí)現(xiàn)同步的方法具體步驟如下：1.根據(jù)不同觸發(fā)電路與脈沖移相范圍的要求，確定同步電壓與對應(yīng)晶閘管陽極電壓的相位關(guān)系。2.畫出對應(yīng)同步相電壓與線電壓矢量。3.根據(jù)同步變壓器一次、二次線電壓位置，定出同步變壓器TS的鐘點(diǎn)數(shù)與接法。三、脈沖變壓器1.脈沖變壓器的作用1）阻抗匹配，降低脈沖電壓增大輸出電流，更好觸發(fā)晶閘管；2）可改變脈沖正負(fù)極性或同時(shí)送出兩組獨(dú)立脈沖；3）將觸發(fā)電路與主電路在電氣上隔離，有利于防干擾更安全。四、防止誤觸發(fā)的措施具體措施如下：1.門極電路采用金屬屏蔽線并將屏蔽層可靠接地。2.控制線與大電流線分開走線，觸發(fā)控制部分用金屬外殼單獨(dú)屏蔽，脈沖變壓器靠近晶閘管門極，裝置的接零與接殼分開。3.在晶閘管門陰極間并聯(lián)0.01-0.1uF的小電容可有效吸收高頻干擾，要求高的場合可在門陰極設(shè)置反偏壓。4.采用觸發(fā)電流大即不靈敏的晶閘管，而觸發(fā)信號為大信號強(qiáng)觸發(fā)。第二節(jié)電力電子器件的驅(qū)動1、對GTO門極驅(qū)動信號的要求GTO門極電流電壓控制波形分為開通和關(guān)斷兩部分，推薦波形如下圖所示。圖中實(shí)線為波形，虛線為波形。開通時(shí)，門極電流脈沖前沿陡度大，一般為5～10A/μS，門極正脈沖電流的幅度比規(guī)定的額定直流觸發(fā)電流應(yīng)大3～10倍，正脈沖寬度一般為10～60μS，而后沿應(yīng)盡量平緩些。關(guān)斷時(shí)，關(guān)斷脈沖電流上升率一般為10～50A/μS。脈沖應(yīng)具有一定的寬度，關(guān)斷脈沖電流的幅度一般為(1/8～1/3)，其后沿也應(yīng)盡量平緩些。(2)GTO的門控驅(qū)動電路實(shí)例二、GTR的驅(qū)動信號和驅(qū)動電路1、GTR的驅(qū)動信號GTR理想的基極電流波形如下圖所示。

2、GTR的驅(qū)動電路固定反偏互補(bǔ)驅(qū)動電路如圖示。當(dāng)ui為高電平時(shí)，晶體管V1及V2導(dǎo)通，正電源+VCC經(jīng)過電阻R3及V2向GTR提供正向基極電流，使GTR導(dǎo)通。當(dāng)ui為低電平時(shí)，V1及V2截止而V3導(dǎo)通，負(fù)電源-VCC

加于GTR的發(fā)射結(jié)上，GTR迅速關(guān)斷。三、P-MOSFET的柵極驅(qū)動電路1．P-MOSFET的柵極驅(qū)動電路的主要要求1）脈沖前后沿要求陡峭；2）開關(guān)速度要快；3）觸發(fā)脈沖電壓高壓開啟電壓，提高觸發(fā)可靠性；截止時(shí)提供負(fù)的柵極電壓，防止誤觸發(fā)；

4）極間電容越大，在開關(guān)驅(qū)動中所需的驅(qū)動電流也越大。2.驅(qū)動電路實(shí)例（1）柵極直接驅(qū)動電路柵極直接驅(qū)動的電路原理圖（a）用一個(gè)晶體管直接驅(qū)動（b）用推挽電路驅(qū)動

(2）隔離式柵極驅(qū)動電路根據(jù)隔離元件的不同可分為電磁隔離和光電隔離兩種。

電磁隔離光電耦合隔離驅(qū)動電路

四、IGBT的驅(qū)動電路

1、IGBT對驅(qū)動信號的要求（1）充分陡的脈沖上升沿和下降沿：前沿很陡的柵極電壓加到G-E極間，可使IGBT快速開通，減小開通損耗；后沿足夠陡的關(guān)斷電壓，并在G-E極間加一適當(dāng)?shù)姆雌珘?，有助于IGBT快速關(guān)斷，減少關(guān)斷損耗。用內(nèi)阻小的驅(qū)動源對G極電容充放電，可以保證UGE有足夠陡的前后沿。（2）足夠大的驅(qū)動功率：IGBT開通后，柵極驅(qū)動源應(yīng)能提供足夠的功率及電壓、電流幅值，使IGBT總處于飽和狀態(tài)，不因退出飽和而損壞。（3）合適的正向驅(qū)動電壓UGE

：在有短路過程的設(shè)備中，建議選用UGE=15V±l0%。

（4）合適的負(fù)偏壓-UGE：在關(guān)斷過程中，為盡快抽取PNP管的存儲電荷，縮短關(guān)斷時(shí)間，需施加負(fù)偏壓-UGE

，同時(shí)還可防止關(guān)斷瞬間因du/dt過高造成誤導(dǎo)通，并提高抗干擾能力。反偏壓

-UGE一般取-2～-10V。（5）合理的柵極電阻RG：在開關(guān)損耗不太大的情況下，應(yīng)選用較大的RG

。RG的范圍為1～400Ω。（6）IGBT多用于高壓場合，故驅(qū)動電路與整個(gè)控制電路應(yīng)嚴(yán)格隔離。（7）利用門極控制特性，實(shí)現(xiàn)對IGBT的過電流、短路、管芯過熱等保護(hù)。符合上述要求的IGBT典型驅(qū)動電壓波形如下圖所示。

符合基本要求的IGBT典型驅(qū)動電壓波形2、IGBT的驅(qū)動電路實(shí)例（1）阻尼濾波門極驅(qū)動電路阻尼濾波門極驅(qū)動電路如下圖a所示，為消除可能的振蕩，IGBT的柵射極間接上RC網(wǎng)絡(luò)組成的阻尼濾波器，且連線采用雙絞線。

（2）光耦合器門極驅(qū)動電路如圖b所示，它使信號電路與門極驅(qū)動電路隔離。驅(qū)動電路的輸出級采用互補(bǔ)電路以降低驅(qū)動源的內(nèi)阻，同時(shí)加速IGBT的關(guān)斷過程。

（3）脈沖變壓器直接驅(qū)動IGBT的電路該電路由控制脈沖形成單元產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)晶體管V進(jìn)行功率放大后，加到脈沖變壓器Tr，并由Tr隔離耦合經(jīng)穩(wěn)壓管VDZ1、VDZ2限幅后驅(qū)動IGBT，由于是電磁隔離方式，驅(qū)動級不需要專門直流電源，簡化了電源結(jié)構(gòu)，且工作頻率較高。(4)定時(shí)器555組成的IGBT驅(qū)動電路555外接適當(dāng)?shù)碾娮韬碗娙菥湍軜?gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)電路和雙穩(wěn)態(tài)電路。在IGBT的驅(qū)動電路中，555的2、6端子接在一起，組成了雙穩(wěn)態(tài)電路結(jié)構(gòu)?？刂泼}沖信號經(jīng)光耦VL隔離后將信號經(jīng)由、傳送至555的2、6端。當(dāng)控制信號為高電平時(shí)，2端有效，使555輸出端3為低電平；當(dāng)控制信號為低電平時(shí)，6端有效，使555輸出端3為高電平。額定輸出電流為200mA。(5)IGBT專用驅(qū)動模塊的應(yīng)用大多數(shù)IGBT生產(chǎn)廠都生產(chǎn)與其相配套的混合集成驅(qū)動電路，如日本富士的EXB系列、東芝的TK系列、三菱的M579XX系列，美國摩托羅拉的MPD系列等。東芝的M57962L型IGBT專用驅(qū)動模塊是N溝道大功率IGBT模塊的驅(qū)動電路，能驅(qū)動600V/400A和l200V/400A的IGBT，其原理方框圖如下左圖，應(yīng)用電路如下右圖。第三節(jié)電力電子器件的保護(hù)一.過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)電力電子裝置可能的過電壓——外因過電壓和內(nèi)因過電壓外因過電壓：主要來自雷擊和系統(tǒng)操作過程等外因操作過電壓：由分閘、合閘等開關(guān)操作引起雷擊過電壓：由雷擊引起內(nèi)因過電壓：主要來自電力電子裝置內(nèi)部器件的開關(guān)過程換相過電壓：晶閘管或與全控型器件反并聯(lián)的二極管在換相結(jié)束后，反向電流急劇減小，會由線路電感在器件兩端感應(yīng)出過電壓。關(guān)斷過電壓：全控型器件關(guān)斷時(shí)，正向電流迅速降低而由線路電感在器件兩端感應(yīng)出的過電壓。一.過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)過電壓保護(hù)措施圖1-34過電壓抑制措施及配置位置F

避雷器D

變壓器靜電屏蔽層C

靜電感應(yīng)過電壓抑制電容RC1

閥側(cè)浪涌過電壓抑制用RC電路RC2

閥側(cè)浪涌過電壓抑制用反向阻斷式RC電路RV

壓敏電阻過電壓抑制器RC3

閥器件換相過電壓抑制用RC電路RC4

直流側(cè)RC抑制電路RCD

閥器件關(guān)斷過電壓抑制用RCD電路電力電子裝置可視具體情況只采用其中的幾種。其中RC3和RCD為抑制內(nèi)因過電壓的措施，屬于緩沖電路范疇。二.過電流保護(hù)過電流——過載和短路兩種情況保護(hù)措施負(fù)載觸發(fā)電路開關(guān)電路過電流繼電器交流斷路器動作電流整定值短路器電流檢測電子保護(hù)電路快速熔斷器變流器直流快速斷路器電流互感器變壓器同時(shí)采用幾種過電流保護(hù)措施，提高可靠性和合理性。電子電路作為第一保護(hù)措施，快熔僅作為短路時(shí)的部分區(qū)段的保護(hù)，直流快速斷路器整定在電子電路動作之后實(shí)現(xiàn)保護(hù)，過電流繼電器整定在過載時(shí)動作。圖1-37過電流保護(hù)措施及配置位置二.

過電流保護(hù)全保護(hù)：過載、短路均由快熔進(jìn)行保護(hù)，適用于小功率裝置或器件裕度較大的場合。短路保護(hù)：快熔只在短路電流較大的區(qū)域起保護(hù)作用。對重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設(shè)備，或全控型器件，需采用電子電路進(jìn)行過電流保護(hù)。常在全控型器件的驅(qū)動電路中設(shè)置過電流保護(hù)環(huán)節(jié)，響應(yīng)最快?？烊蹖ζ骷谋Ｗo(hù)方式：全保護(hù)和短路保護(hù)兩種三、晶閘管的容量擴(kuò)展（一）.

晶閘管的串聯(lián)（二）.

晶閘管的并聯(lián)（一）.晶閘管的串聯(lián)問題：理想串聯(lián)希望器件分壓相等，但因特性差異，使器件電壓分配不均勻。靜態(tài)不均壓：串聯(lián)的器件流過的漏電流相同，但因靜態(tài)伏安特性的分散性，各器件分壓不等。動態(tài)不均壓：由于器件動態(tài)參數(shù)和特性的差異造成的不均壓。目的：當(dāng)晶閘管額定電壓小于要求時(shí)，可以串聯(lián)。（一）.晶閘管的串聯(lián)靜態(tài)均壓措施：選用參數(shù)和特性盡量一致的器件。采用電阻均壓，Rp的阻值應(yīng)比器件阻斷時(shí)的正、反向電阻小得多。b)a)RCRCVT1VT2RPRPIOUUT1IRUT2VT1VT2圖1-41晶閘管的串聯(lián)a)

伏安特性差異b)

串聯(lián)均壓措施動態(tài)均壓措施：選擇動態(tài)參數(shù)和特性盡量一致的器件。用RC并聯(lián)支路作動態(tài)均壓。采用門極強(qiáng)脈沖觸發(fā)可以顯著減小器件開通時(shí)間的差異。（二）.

晶閘管的并聯(lián)問題：會分別因靜態(tài)和動態(tài)特性參數(shù)的差異而電流分配不均勻。

均流措施：挑選特性參數(shù)盡量一致的器件。采用均流電抗器。用門極強(qiáng)脈沖觸發(fā)也有助于動態(tài)均流。當(dāng)需要同時(shí)串聯(lián)和并聯(lián)晶閘管時(shí)，通常采用先串后并的方法聯(lián)接。目的：多個(gè)器件并聯(lián)來承擔(dān)較大的電流第四節(jié)電力電