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： 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

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

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。 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

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： 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

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

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 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

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

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

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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

防止方法：信号合成，限制 min 、min 。 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

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

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 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

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： T2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

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

阳极电压： +ua –uc +ub –ua +uc –ub 同步信号： –uTa +uTc –uTb +uTa –uTc +uTb 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

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

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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： 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

用SCR关断GTO的门控电路： March 30, 2000 北方交通大学电气工程系

用GTR关断GTO的门控电路： March 30, 2000 北方交通大学电气工程系

用MOSFET关断GTO的门控电路： March 30, 2000 北方交通大学电气工程系

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

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

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

光耦隔离的驱动电路： March 30, 2000 北方交通大学电气工程系

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

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。 March 30, 2000 北方交通大学电气工程系