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1、会计学1五五 电力电力(dinl)电子器件电子器件第一页，共45页。4.4 4.4 电力电子器件驱动电路电力电子器件驱动电路电力电子器件驱动电路电力电子器件驱动电路(dinl)(dinl)概概概概述述述述驱驱动动(q(q dndn)电电路路还还要要提提供供控控制制电电路路与与主主电电路路之之间间的的电电气气隔隔离离环环节节，一一般采用光隔离或磁隔离般采用光隔离或磁隔离光隔离一般采用光耦合器光隔离一般采用光耦合器磁隔离的元件通常是脉冲变压器磁隔离的元件通常是脉冲变压器图图1-25 1-25 光耦合器的类型及接法光耦合器的类型及接法a)a)普通型普通型 b)b)高速型高速型 c)c)高传输比型高传
2、输比型第1页/共44页第二页，共45页。第2页/共44页第三页，共45页。第3页/共44页第四页，共45页。4.4 4.4 电力电子器件驱动电力电子器件驱动电力电子器件驱动电力电子器件驱动(q dn(q dn)电路概电路概电路概电路概述述述述双列直插式集成电路及双列直插式集成电路及将光耦隔离电路也将光耦隔离电路也集成在内的混合集集成在内的混合集成电路；成电路；为达到参数最佳配合，为达到参数最佳配合，首选所用器件生产首选所用器件生产厂家专门开发厂家专门开发(kif)(kif)的集成驱动电路。的集成驱动电路。驱动电路可以采用分立元件来构成，目前(mqin)的趋势是采用专用集成驱动电路：第4页/共4
3、4页第五页，共45页。4.4 晶闸管的触发晶闸管的触发(chf)电路电路作作作作用用用用：产产产产生生生生符符符符合合合合要要要要求求求求的的的的门门门门极极极极触触触触发发发发脉脉脉脉冲冲冲冲，保保保保证证证证晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管在在在在需需需需要要要要的的的的时时时时刻由阻断转为导通刻由阻断转为导通刻由阻断转为导通刻由阻断转为导通广义上讲，还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路广义上讲，还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路广义上讲，还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路广义上讲，还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路晶闸管触发电路应满足下列要求：晶闸管触发电路应满足下列要求：
4、晶闸管触发电路应满足下列要求：晶闸管触发电路应满足下列要求：触触触触发发发发脉脉脉脉冲冲冲冲的的的的宽宽宽宽度度度度应应应应保保保保证证证证晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管可可可可靠靠靠靠导导导导通通通通（结结结结合合合合擎擎擎擎住住住住电电电电流流流流(dinli)(dinli)的概念）的概念）的概念）的概念）触发脉冲应有足够的幅度触发脉冲应有足够的幅度触发脉冲应有足够的幅度触发脉冲应有足够的幅度不不不不超超超超过过过过门门门门极极极极电电电电压压压压、电电电电流流流流(dinli)(dinli)和和和和功功功功率率率率定定定定额额额额，且且且且在在在在可可可可靠靠靠靠触触触触发发发发区域之内区域之
5、内区域之内区域之内应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离第5页/共44页第六页，共45页。4.4 4.4 晶闸管的触发晶闸管的触发晶闸管的触发晶闸管的触发(chf)(chf)电路电路电路电路n n晶闸管触发电路的原理解释晶闸管触发电路的原理解释(jish)(jish)：n nV1V1、V2V2构成脉冲放大环节（构成脉冲放大环节（V1V1和和V2V2接成达林顿结构）；接成达林顿结构）；n n脉冲变压器脉冲变压器TMTM和附属电路
6、构成脉冲输出环节，这里利用了脉冲变压器原边的电压等于和附属电路构成脉冲输出环节，这里利用了脉冲变压器原边的电压等于电感与电流变化率的乘积的原理在副边产生了触发脉冲开始的大电流；电感与电流变化率的乘积的原理在副边产生了触发脉冲开始的大电流；n nV1V1、V2V2导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的GG和和K K之间输出触发脉冲；之间输出触发脉冲；n nVD1VD1和和R3R3是为了是为了V1V1、V2V2由导通变为截止时脉冲变压器由导通变为截止时脉冲变压器TMTM释放其储存的能量而设计。在释放其储存的能量而设计。在以后的电路中会多次出现这种电路的使用。以后的电路中会
7、多次出现这种电路的使用。图1-26理想的晶闸管触发脉冲(michng)电流波形t1t2脉冲(michng)前沿上升时间（1s）t1t3强脉冲(michng)宽度IM强脉冲(michng)幅值（3IGT5IGT）t1t4脉冲(michng)宽度I脉冲(michng)平顶幅值（1.5IGT2IGT）图1-27 常见的晶闸管触发电路第6页/共44页第七页，共45页。4.5 4.5 典型全控型器件典型全控型器件典型全控型器件典型全控型器件(qjin)(qjin)的驱动电的驱动电的驱动电的驱动电路路路路1.1.电流驱动型器件的驱动电路电流驱动型器件的驱动电路GTOGTOGTOGTO的开通控制与普通晶闸管
8、相似，但对脉冲前沿的幅值和陡度要求高，且一般需在整个导通期间的开通控制与普通晶闸管相似，但对脉冲前沿的幅值和陡度要求高，且一般需在整个导通期间(qjin)(qjin)施加正门极电流施加正门极电流使使GTOGTO关断需施加负门极电流，对其幅值和陡度的要求更高，关断后还应在门阴极施加约关断需施加负门极电流，对其幅值和陡度的要求更高，关断后还应在门阴极施加约5V5V的负偏压以提高抗干扰能力的负偏压以提高抗干扰能力图图1-281-28推荐的推荐的GTOGTO门极门极电压电流电压电流(dinli)(dinli)波形波形5V的负偏压第7页/共44页第八页，共45页。4.5 4.5 典型全控型器件的驱动典型
9、全控型器件的驱动典型全控型器件的驱动典型全控型器件的驱动(q dn(q dn)电路电路电路电路 GTOGTO驱驱动动电电路路通通常常包包括括开开通通驱驱动动电电路路、关关断断驱驱动动电电路路和和门门极极反反偏偏电电路路三三部部分分，可可分分为为脉脉冲冲变变压压器器耦耦合合式和直接耦合式两种类型式和直接耦合式两种类型 直直接接耦耦合合式式驱驱动动电电路路可可避避免免电电路路内内部部的的相相互互干干扰扰(gnr(gnr o)o)和和寄寄生生振振荡荡，可可得得到到较较陡陡的的脉脉冲冲前前沿沿，因因此此目前应用较广，但其功耗大，效率较低目前应用较广，但其功耗大，效率较低第8页/共44页第九页，共45页
10、。4.5 4.5 典型全控型器件典型全控型器件典型全控型器件典型全控型器件(qjin)(qjin)的驱动的驱动的驱动的驱动电路电路电路电路a)直接耦合式驱动电路b)脉冲变压器耦合式驱动电路a)为一种直接耦合式门极驱动电路。电路采用(ciyng)半桥结构，通过C1和C2分压，为GTO的阴极提供零电位。控制信号uon使得V1导通，为GTO提供触发电流；而关断信号uoff使得V2导通，C2的电压放电产生关断负电流使GTO关断。这种电路结构简单，有较强的关断能力。b)为最简单的脉冲变压器耦合门极驱动电路，当驱动晶体管V导通时，关断GTO。V关断时，利用变压器中贮能使GTO开通。这个电路最大的特点是简单
11、且效率高。但由于开通仅依靠变压器在关断过程中存贮的能量对大容量GTO不太适合。第9页/共44页第十页，共45页。4.5 4.5 典型全控型器件的驱动典型全控型器件的驱动典型全控型器件的驱动典型全控型器件的驱动(q dn(q dn)电路电路电路电路 直接耦合式直接耦合式直接耦合式直接耦合式GTOGTO驱动电路：驱动电路：驱动电路：驱动电路：二二二二极极极极管管管管VD1VD1和和和和电电电电容容容容C1C1提提提提供供供供+5V+5V电压电压电压电压 VD2VD2、VD3VD3、C2C2、C3C3构构构构成成成成倍倍倍倍压压压压整流电路提供整流电路提供整流电路提供整流电路提供+15V+15V电压
12、电压电压电压 VD4VD4和电容和电容和电容和电容C4C4提供提供提供提供-15V-15V电压电压电压电压 V1V1开开开开通通通通时时时时，输输输输出出出出(shch)(shch)正正正正强强强强脉冲脉冲脉冲脉冲 V2V2开开开开通通通通时时时时输输输输出出出出(shch)(shch)正正正正脉脉脉脉冲冲冲冲平顶部分平顶部分平顶部分平顶部分 V2V2关关关关 断断断断 而而而而 V3V3开开开开 通通通通 时时时时 输输输输 出出出出(shch)(shch)负脉冲负脉冲负脉冲负脉冲 V3V3关关关关断断断断后后后后R3R3和和和和R4R4提提提提供供供供门门门门极极极极负负负负偏偏偏偏压压压
13、压图1-29典型的直接(zhji)耦合式GTO驱动电路BAoC第10页/共44页第十一页，共45页。5.1 典型典型(dinxng)全控型器件的全控型器件的驱动电路驱动电路GTRGTR开开开开通通通通驱驱驱驱动动动动电电电电流流流流应应应应使使使使GTRGTR处处处处于于于于准准准准饱饱饱饱和和和和导导导导通通通通状态，使之不进入放大区和深饱和区状态，使之不进入放大区和深饱和区状态，使之不进入放大区和深饱和区状态，使之不进入放大区和深饱和区关关关关断断断断GTRGTR时时时时，施施施施加加加加一一一一定定定定的的的的负负负负基基基基极极极极电电电电流流流流有有有有利利利利于于于于减减减减小小小
14、小关关关关断断断断时时时时间间间间和和和和关关关关断断断断损损损损耗耗耗耗，关关关关断断断断后后后后同同同同样样样样(tngyng)(tngyng)应应应应在在在在基基基基射射射射极极极极之之之之间间间间施施施施加加加加一一一一定幅值（定幅值（定幅值（定幅值（6V6V左右）的负偏压左右）的负偏压左右）的负偏压左右）的负偏压图图图图1-301-30理想的理想的理想的理想的GTRGTR基极驱动电流波形基极驱动电流波形基极驱动电流波形基极驱动电流波形第11页/共44页第十二页，共45页。5.1 典型典型(dinxng)全控型器件的全控型器件的驱动电路驱动电路n nGTRGTR的一种驱动电路，的一种驱
15、动电路，包括电气隔离包括电气隔离(gl)(gl)和晶和晶体管放大电路两部分体管放大电路两部分n n当当V1V1导通时，导通时，V2V2导通使导通使V3V3截止，则截止，则V4V4和和V5V5组成组成的达林顿电路工作，对的达林顿电路工作，对V V基极注入驱动电流，使基极注入驱动电流，使V V导通；当导通；当V1V1截止时，截止时，V3V3导通使导通使V6V6导通，导通，V5V5截止，截止，则则V V截止。截止。vC2为加速开通过程的电容。开通时，R5被C2短路。可实现驱动电流的过冲，并增加前沿的陡度，加快开通v GTR目前的驱动也使用集成(j chn)驱动电路，如三菱公司的M57215BL。第1
16、2页/共44页第十三页，共45页。5.1 典型典型(dinxng)全控型器件的全控型器件的驱动电路驱动电路 2.2.电压驱动型器件的驱动电路电压驱动型器件的驱动电路电压驱动型器件的驱动电路电压驱动型器件的驱动电路 栅栅栅栅源源源源间间间间、栅栅栅栅射射射射间间间间有有有有数数数数千千千千皮皮皮皮法法法法的的的的电电电电容容容容，为为为为快快快快速速速速建建建建立立立立(jinl)(jinl)驱驱驱驱动动动动电电电电压压压压，要求驱动电路输出电阻小要求驱动电路输出电阻小要求驱动电路输出电阻小要求驱动电路输出电阻小 使使使使MOSFETMOSFET开开开开通通通通的的的的驱驱驱驱动动动动电电电电压
17、压压压一一一一般般般般101015V15V，使使使使IGBTIGBT开开开开通通通通的的的的驱驱驱驱动动动动电压一般电压一般电压一般电压一般151520V20V 关关关关断断断断时时时时施施施施加加加加一一一一定定定定幅幅幅幅值值值值的的的的负负负负驱驱驱驱动动动动电电电电压压压压（一一一一般般般般取取取取 -5-5-15V-15V）有有有有利利利利于于于于减减减减小关断时间和关断损耗小关断时间和关断损耗小关断时间和关断损耗小关断时间和关断损耗 在在在在栅栅栅栅极极极极串串串串入入入入一一一一只只只只低低低低值值值值电电电电阻阻阻阻（数数数数十十十十欧欧欧欧左左左左右右右右）可可可可以以以以减
18、减减减小小小小寄寄寄寄生生生生振振振振荡荡荡荡，该该该该电电电电阻阻阻阻阻阻阻阻值值值值应应应应随随随随被被被被驱驱驱驱动动动动器器器器件件件件电电电电流流流流额额额额定定定定值值值值的的的的增增增增大大大大而而而而减减减减小小小小。数数数数值值值值较较较较小小小小的的的的栅栅栅栅极极极极电电电电阻阻阻阻能能能能加加加加快快快快栅栅栅栅极极极极电电电电容容容容的的的的充充充充放放放放电电电电，从从从从而而而而减减减减小小小小开开开开关关关关时时时时间间间间和和和和开开开开关关关关损损损损耗耗耗耗，但但但但与与与与此此此此同同同同时时时时也也也也降降降降低低低低了了了了栅栅栅栅极极极极的的的的抗
19、抗抗抗噪噪噪噪声声声声能能能能力力力力，并并并并可可可可能能能能导导导导致致致致寄寄寄寄生生生生电电电电感产生振荡。感产生振荡。感产生振荡。感产生振荡。第13页/共44页第十四页，共45页。5.1 典型典型(dinxng)全控型器件的全控型器件的驱动电路驱动电路电电电电力力力力MOSFETMOSFET的的的的一一一一种种种种驱驱驱驱动动动动电电电电路路路路：电电电电气气气气(dinq)(dinq)隔隔隔隔离离离离和和和和晶晶晶晶体体体体管管管管放放放放大大大大电电电电路路路路两部分两部分两部分两部分无无无无输输输输入入入入信信信信号号号号时时时时高高高高速速速速放放放放大大大大器器器器A A输
20、输输输出出出出负负负负电平电平电平电平,V3,V3导通输出负驱动电压导通输出负驱动电压导通输出负驱动电压导通输出负驱动电压当当当当有有有有输输输输入入入入信信信信号号号号时时时时A A输输输输出出出出正正正正电电电电平平平平，V2V2导通输出正驱动电压导通输出正驱动电压导通输出正驱动电压导通输出正驱动电压 图1-32电力MOSFET的一种驱动电路专为驱动电力MOSFET而设计的混合集成电路有三菱公司的M57918L，其输入信号电流幅值为16mA，输出(shch)最大脉冲电流为+2A和-3A，输出(shch)驱动电压+15V和-10V。第14页/共44页第十五页，共45页。5.1 典型全控型器件
21、典型全控型器件(qjin)的驱动电路的驱动电路n nIGBTIGBT的驱动的驱动n n可使用分立元件组成驱动电路，也可使用可使用分立元件组成驱动电路，也可使用IGBTIGBT专用集成驱动专用集成驱动电路。电路。IGBTIGBT专用集成驱动电路可靠性高、体积小，是专用于专用集成驱动电路可靠性高、体积小，是专用于IGBTIGBT的集驱动、保护等功能于一体的复合集成电路的集驱动、保护等功能于一体的复合集成电路(jchng-(jchng-dinl)dinl)，主要有富士公司的，主要有富士公司的EXB8XXEXB8XX系列和夏普公司的系列和夏普公司的PC929PC929等等 。EXB8XX系列IGBT专
22、用(zhunyng)集成驱动电路采用单列直插式封装，使用单电源20V供电，在输出脚3和1间产生约15V的导通驱动电压，而通过内部稳压管在输出脚1和9间产生约-5V的关断偏压。其内置过流保护电路，可通过检测IGBT在导通过程中的饱和压降来实施对IGBT的过流保护，同时提供过流检测输出信号，便于外部电路采集。由于其内部集成了功率放大电路，在一定程度上提高了驱动电路的抗干扰能力。第15页/共44页第十六页，共45页。5.1 5.1 典型全控型器件的驱动典型全控型器件的驱动典型全控型器件的驱动典型全控型器件的驱动(q(q dndn)电路电路电路电路 IGBT驱动电路的应用(yngyng)电压电流范围标
23、准型驱动电路(dinl)信号延迟时间为4s，最大运行频率为10kHz；高速型驱动电路(dinl)信号最大延迟时间为1.5s，最大运行频率为40kHz。第16页/共44页第十七页，共45页。5.2 电力电子器件电力电子器件(din z q jin)的保护的保护n n 5.2.1 过电压的产生及过电压保护(boh)n n 5.2.2 过电流保护(boh)n n 5.2.3 缓冲电路（Snubber Circuit）第17页/共44页第十八页，共45页。5.2.1 5.2.1 过电压的产生过电压的产生过电压的产生过电压的产生(ch(ch nshng)nshng)及过电及过电及过电及过电压保护压保护压
24、保护压保护电力电子装置可能的过电压电力电子装置可能的过电压电力电子装置可能的过电压电力电子装置可能的过电压外因过电压和内因过电压外因过电压和内因过电压外因过电压和内因过电压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中的操作过程等外因外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外因外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外因外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外因 (1)(1)操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起 (2)(2)雷击过电压：由雷击引起雷击过电压：由雷击引
25、起雷击过电压：由雷击引起雷击过电压：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内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程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)(1)换换换换相相相相过过过过电电电电压压压压：晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管或或或或与与与与全全全全控控控控型型型型器器器器件件件件反反反反并并并并联联联联的的的的二二二二极极极极管管管管在在在在换换换换相相相相结结结结束束束束后后后后不不不不能能能能立立立立刻刻刻刻恢恢恢恢复复复复阻阻阻阻断断断断，因因因因而而而而有有有有较较较较大大大大的的的的反反反反
26、向向向向电电电电流流流流流流流流过过过过，当当当当恢恢恢恢复复复复了了了了阻阻阻阻断断断断能能能能力力力力时时时时，该该该该反反反反向向向向电电电电流流流流急急急急剧剧剧剧减减减减小小小小，会由线路电感会由线路电感会由线路电感会由线路电感(din(din n)n)在器件两端感应出过电压在器件两端感应出过电压在器件两端感应出过电压在器件两端感应出过电压 (2)(2)关关关关断断断断过过过过电电电电压压压压：全全全全控控控控型型型型器器器器件件件件关关关关断断断断时时时时，正正正正向向向向电电电电流流流流迅迅迅迅速速速速降低而由线路电感降低而由线路电感降低而由线路电感降低而由线路电感(din(di
27、n n)n)在器件两端感应出的过电压在器件两端感应出的过电压在器件两端感应出的过电压在器件两端感应出的过电压第18页/共44页第十九页，共45页。5.2.1 5.2.1 过电压的产生过电压的产生过电压的产生过电压的产生(ch(ch nshng)nshng)及过电及过电及过电及过电压保护压保护压保护压保护过电压过电压过电压过电压保护措施保护措施保护措施保护措施 阀侧器件(qjin)换相过电压抑制用RC电路压敏电阻过电压抑制器阀侧浪涌过电压抑制(yzh)用RC电路变压器静电屏蔽层避雷器阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式RC电路静电感应过电压抑制电容直流侧RC抑制电路阀器件关断过电压抑制用RCD电路第1
28、9页/共44页第二十页，共45页。5.2.1 5.2.1 过电压的产生过电压的产生过电压的产生过电压的产生(ch(ch nshng)nshng)及过电压及过电压及过电压及过电压保护保护保护保护 图1-35 RC过电压抑制电路联结方式(fngsh)单相 b)三相外因过电压抑制措施中，RC过电压抑制电路最为常见，典型(dinxng)联结方式见图1-35RC过电压抑制电路可接于供电变压器的两侧（供电网一侧称网侧，电力电子电路一侧称阀侧），或电力电子电路的直流侧第20页/共44页第二十一页，共45页。5.2.1 5.2.1 过电压的产生过电压的产生过电压的产生过电压的产生(ch(ch nshng)ns
29、hng)及过电压保及过电压保及过电压保及过电压保护护护护 大容量电力电子装置可采用图大容量电力电子装置可采用图1-361-36所示的反向阻断式所示的反向阻断式RCRC电路电路 图图1-361-36反向阻断式过电压抑制用反向阻断式过电压抑制用RCRC电路电路 保护电路参数计算保护电路参数计算(j sun)(j sun)可参考相关工程手册可参考相关工程手册 其其他他措措施施：用用雪雪崩崩二二极极管管、金金属属氧氧化化物物压压敏敏电电阻阻、硒硒堆堆和和转转折折二二极极管管（BODBOD）等非线性元器件限制或吸收过电压）等非线性元器件限制或吸收过电压第21页/共44页第二十二页，共45页。5.2.2
30、5.2.2 过电流的产生过电流的产生过电流的产生过电流的产生(ch(ch nshng)nshng)及过电流及过电流及过电流及过电流保护保护保护保护过电流过电流过载和短路两种情况过载和短路两种情况常用措施：快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器常用措施：快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器同时采用几种过电流保护措施，提高可靠性和合理性同时采用几种过电流保护措施，提高可靠性和合理性电电子子电电路路作作为为第第一一保保护护措措施施，快快熔熔仅仅作作为为短短路路时时的的部部分分区区段段的的保保护护，直直流流快快速速断断路路器器整整定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在电子
31、电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作图图1-371-37过电流保护措施及配置过电流保护措施及配置(pizh)(pizh)位置位置第22页/共44页第二十三页，共45页。5.2.2 5.2.2 过电流的产生过电流的产生过电流的产生过电流的产生(ch(ch nshng)nshng)及及及及过电流保护过电流保护过电流保护过电流保护快速熔断器快速熔断器快速熔断器快速熔断器电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施选择快熔时应考虑：选
32、择快熔时应考虑：选择快熔时应考虑：选择快熔时应考虑：(1)(1)电压等级根据熔断后快熔实际承受的电压确定电压等级根据熔断后快熔实际承受的电压确定电压等级根据熔断后快熔实际承受的电压确定电压等级根据熔断后快熔实际承受的电压确定(2)(2)电流容量按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定电流容量按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定电流容量按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定电流容量按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定(3)(3)快熔的快熔的快熔的快熔的I 2tI 2t值应小于被保护器件的允许值应小于被保护器件的允许值应小于被保护器件的允许值应小于被保护器件的允许I 2t
33、I 2t值值值值(4)(4)为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间电流特性电流特性电流特性电流特性(txng)(txng)快熔对器件的保护方式：全保护和短路保护两种快熔对器件的保护方式：全保护和短路保护两种快熔对器件的保护方式：全保护和短路保护两种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全保护：过载、短路均
34、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方式：快熔只在短路电流较大的区域起保护作用短路保护方式：快熔只在短路电流较大的区域起保护作用短路保护方式：快熔只在短路电流较大的区域起保护作用短路保护方式：快熔只在短路电流较大的区域起保护作用第23页/共44页第二十四页，共45页。5.2.2 5.2.2 过电流过电流过电流过电流(dinli)(dinli)的产生及过电流的产生及过电流的产生及过电流的产生及过电流(dinli)(dinli)保护保护保护保护3.3.快速开关和过流继电器快速开关和过流继电器快速开关和过
35、流继电器快速开关和过流继电器快速开关用在直流电路中，它的完全分断时间最快为快速开关用在直流电路中，它的完全分断时间最快为快速开关用在直流电路中，它的完全分断时间最快为快速开关用在直流电路中，它的完全分断时间最快为10ms10ms。过流继电器有直流和交流两种，它们动作时间一般为几百过流继电器有直流和交流两种，它们动作时间一般为几百过流继电器有直流和交流两种，它们动作时间一般为几百过流继电器有直流和交流两种，它们动作时间一般为几百msms。在实际装置中，为了避免经常更换快熔，一般需用较小容量快速开关或过流继电器，而同时在实际装置中，为了避免经常更换快熔，一般需用较小容量快速开关或过流继电器，而同时
36、在实际装置中，为了避免经常更换快熔，一般需用较小容量快速开关或过流继电器，而同时在实际装置中，为了避免经常更换快熔，一般需用较小容量快速开关或过流继电器，而同时(tngsh)(tngsh)选用较大容量的快熔。这样，在发生过流时，快速开关或过流继电器首先动作，即使动作速度不如快熔，同样可以保护器件。经过复位后，又可正常工作。选用较大容量的快熔。这样，在发生过流时，快速开关或过流继电器首先动作，即使动作速度不如快熔，同样可以保护器件。经过复位后，又可正常工作。选用较大容量的快熔。这样，在发生过流时，快速开关或过流继电器首先动作，即使动作速度不如快熔，同样可以保护器件。经过复位后，又可正常工作。选用
37、较大容量的快熔。这样，在发生过流时，快速开关或过流继电器首先动作，即使动作速度不如快熔，同样可以保护器件。经过复位后，又可正常工作。第24页/共44页第二十五页，共45页。5.2.2 5.2.2 过电流过电流过电流过电流(dinli)(dinli)的产生及过电流的产生及过电流的产生及过电流的产生及过电流(dinli)(dinli)保护保护保护保护对对重重要要的的且且易易发发生生短短路路的的晶晶闸闸管管设设备备，或或全全控控型型器器件件（很很难难用用快快熔熔保保护护），需需采采用用电电子子电电路路进行过电流保护进行过电流保护一一般般采采用用电电流流互互感感器器检检测测主主电电路路电电流流，转转换
38、换成成直直流流电电压压后后送送给给电电压压比比较较器器，与与设设定定(sh(sh dndn)值值进进行行比比较较。优优点点一一是是响响 应应 迅迅 速速，二二 是是 设设 定定(sh dn(sh dn)过流值方便。过流值方便。霍尔电流霍尔电流(dinli)(dinli)传感器传感器第25页/共44页第二十六页，共45页。5.2.3 5.2.3 缓冲缓冲缓冲缓冲(hu(hu nchng)nchng)电路（电路（电路（电路（Snubber Snubber CircuitCircuit）缓冲电路（吸收电路）：缓冲电路（吸收电路）：抑抑制制器器件件的的内内因因过过电电压压、du/dt、过过电电流流和和
39、di/dt，减减小小器器件件的的开开关关损耗损耗关关断断缓缓冲冲电电路路（du/dt抑抑制制电电路路）吸吸收收器器件件的的关关断断过过电电压压和和换换相相过过电电压压，抑抑制制du/dt，减减小小关关断断损耗损耗开开通通缓缓冲冲电电路路（di/dt抑抑制制电电路路）抑抑制制器器件件开开通通时时的的电电流流过过冲冲和和di/dt，减小器件的开通损耗，减小器件的开通损耗将将关关断断缓缓冲冲电电路路和和开开通通缓缓冲冲电电路路结合在一起结合在一起复合缓冲电路复合缓冲电路通通常常(tngchng)将将缓缓冲冲电电路路专专指指关关断断缓缓冲冲电电路路，将将开开通通缓缓冲冲电电路路叫做叫做di/dt抑制电
40、路抑制电路第26页/共44页第二十七页，共45页。5.2.3 5.2.3 缓冲缓冲缓冲缓冲(hu(hu nchng)nchng)电路电路电路电路（Snubber CircuitSnubber Circuit）缓缓缓缓冲冲冲冲电电电电路路路路(dinl)(dinl)作作作作用用用用分分分分析析析析无缓冲电路无缓冲电路无缓冲电路无缓冲电路(dinl)(dinl)：V V开开开开通通通通时时时时电电电电流流流流迅迅迅迅速速速速上上上上升升升升，di/dtdi/dt很大很大很大很大关关关关断断断断时时时时du/dtdu/dt很很很很大大大大，并并并并出出出出现现现现很高的过电压很高的过电压很高的过电压
41、很高的过电压有缓冲电路有缓冲电路有缓冲电路有缓冲电路(dinl)(dinl)V V开开开开通通通通时时时时：CsCs通通通通过过过过RsRs向向向向V V放放放放电电电电，使使使使iCiC先先先先上上上上一一一一个个个个台台台台阶阶阶阶，以以以以后后后后因因因因有有有有LiLi，iCiC上上上上升升升升速速速速度度度度减慢减慢减慢减慢V V关关关关断断断断时时时时：负负负负载载载载电电电电流流流流通通通通过过过过VDsVDs向向向向CsCs分分分分流流流流，减减减减轻轻轻轻了了了了V V的的的的负负负负担担担担，抑抑抑抑制制制制了了了了du/dtdu/dt和和和和过电压过电压过电压过电压VDi
42、VDi和和和和RiRi的的的的作作作作用用用用是是是是在在在在V V关关关关断断断断时时时时，给给给给LiLi提提提提供供供供贮贮贮贮能能能能的的的的释释释释放放放放回路。回路。回路。回路。图1-38di/dt抑制电路和充放电型RCD缓冲电路及波形a)电路 b)波形第27页/共44页第二十八页，共45页。5.2.3 5.2.3 缓冲缓冲缓冲缓冲(hu(hu nchng)nchng)电路（电路（电路（电路（Snubber Snubber CircuitCircuit）充放电型充放电型RCDRCD缓冲电路（图缓冲电路（图1-381-38），适用于中等容量的场合），适用于中等容量的场合 图图1-40
43、1-40示示出出另另两两种种，其其中中RCRC缓缓冲冲电电路路主主要要用用于于小小容容量量器器件件，而而放放电电阻止型阻止型RCDRCD缓冲电路用于中或大容量器件缓冲电路用于中或大容量器件 图图1-401-40另外另外(ln(ln wi)wi)两种常用的缓冲电路两种常用的缓冲电路a)a)RCRC吸收电路吸收电路b)b)放电阻止型放电阻止型RCDRCD吸收电路吸收电路第28页/共44页第二十九页，共45页。5.2.3 5.2.3 缓冲缓冲缓冲缓冲(hu(hu nchng)nchng)电路（电路（电路（电路（Snubber Snubber CircuitCircuit）缓冲电路中的元件缓冲电路中的
44、元件缓冲电路中的元件缓冲电路中的元件(yunjin)(yunjin)选取及其他注意事项选取及其他注意事项选取及其他注意事项选取及其他注意事项CsCs和和和和RsRs的取值可实验确定或参考工程手册的取值可实验确定或参考工程手册的取值可实验确定或参考工程手册的取值可实验确定或参考工程手册VDsVDs须选用快恢复二极管，额定电流不小于主电路器件的须选用快恢复二极管，额定电流不小于主电路器件的须选用快恢复二极管，额定电流不小于主电路器件的须选用快恢复二极管，额定电流不小于主电路器件的1/101/10尽量减小线路电感，且选用内部电感小的吸收电容尽量减小线路电感，且选用内部电感小的吸收电容尽量减小线路电感
45、，且选用内部电感小的吸收电容尽量减小线路电感，且选用内部电感小的吸收电容中中中中小小小小容容容容量量量量场场场场合合合合，若若若若线线线线路路路路电电电电感感感感较较较较小小小小，可可可可只只只只在在在在直直直直流流流流侧侧侧侧设设设设一一一一个个个个du/dtdu/dt抑抑抑抑制电路制电路制电路制电路晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管在在在在实实实实用用用用中中中中一一一一般般般般只只只只承承承承受受受受换换换换相相相相过过过过电电电电压压压压，没没没没有有有有关关关关断断断断过过过过电电电电压压压压，关关关关断时也没有较大的断时也没有较大的断时也没有较大的断时也没有较大的du/dtdu/dt，一般采
46、用，一般采用，一般采用，一般采用RCRC吸收电路即可吸收电路即可吸收电路即可吸收电路即可第29页/共44页第三十页，共45页。5.3 5.3 电力电子器件的串联电力电子器件的串联电力电子器件的串联电力电子器件的串联(chunlin)(chunlin)和并联和并联和并联和并联n n 5.3.1 晶闸管的串联n n 5.3.2 晶闸管的并联n n 5.3.3 电力(dinl)MOSFET和IGBT并联运行的特点第30页/共44页第三十一页，共45页。5.3.1 5.3.1 晶闸管的串联晶闸管的串联晶闸管的串联晶闸管的串联(chunlin)(chunlin)目的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联
47、目的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联目的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联目的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联问问问问题题题题：理理理理想想想想串串串串联联联联希希希希望望望望(xwng)(xwng)器器器器件件件件分分分分压压压压相相相相等等等等，但但但但因因因因特特特特性性性性差差差差异异异异，使器件电压分配不均匀使器件电压分配不均匀使器件电压分配不均匀使器件电压分配不均匀静静静静态态态态不不不不均均均均压压压压：串串串串联联联联的的的的器器器器件件件件流流流流过过过过的的的的漏漏漏漏电电电电流流流流相相相相同同同同，但但但但因因因因静静静静态态态态伏伏伏伏安安安安特性的分
48、散性，各器件分压不等特性的分散性，各器件分压不等特性的分散性，各器件分压不等特性的分散性，各器件分压不等承承承承受受受受电电电电压压压压高高高高的的的的器器器器件件件件首首首首先先先先达达达达到到到到转转转转折折折折电电电电压压压压而而而而导导导导通通通通，使使使使另另另另一一一一个个个个器器器器件件件件承担全部电压也导通，失去控制作用承担全部电压也导通，失去控制作用承担全部电压也导通，失去控制作用承担全部电压也导通，失去控制作用反向时，可能使其中一个器件先反向击穿，另一个随之击穿反向时，可能使其中一个器件先反向击穿，另一个随之击穿反向时，可能使其中一个器件先反向击穿，另一个随之击穿反向时，可
49、能使其中一个器件先反向击穿，另一个随之击穿第31页/共44页第三十二页，共45页。5.3.1 5.3.1 晶闸管的串联晶闸管的串联晶闸管的串联晶闸管的串联(chunlin)(chunlin)静态静态静态静态(jngti)(jngti)均压措施均压措施均压措施均压措施选用参数和特性尽量一致的器件选用参数和特性尽量一致的器件选用参数和特性尽量一致的器件选用参数和特性尽量一致的器件采采采采用用用用电电电电阻阻阻阻均均均均压压压压，RpRp的的的的阻阻阻阻值值值值应应应应比比比比器器器器件件件件阻阻阻阻断断断断时时时时的的的的正正正正、反反反反向向向向电电电电阻阻阻阻小小小小得得得得多多多多图图图图1
50、-411-41晶闸管的串联晶闸管的串联晶闸管的串联晶闸管的串联a)a)伏安特性差异伏安特性差异伏安特性差异伏安特性差异b)b)串联均压措施串联均压措施串联均压措施串联均压措施第32页/共44页第三十三页，共45页。5.3.1 5.3.1 晶闸管的串联晶闸管的串联晶闸管的串联晶闸管的串联(chunlin)(chunlin)动态均压措施动态均压措施动态均压措施动态均压措施动态不均压动态不均压动态不均压动态不均压由于器件动态参数和特性的差异造成的不均压由于器件动态参数和特性的差异造成的不均压由于器件动态参数和特性的差异造成的不均压由于器件动态参数和特性的差异造成的不均压动态均压措施：动态均压措施：动