电力电子器件的使用

这是一个关于电力电子器件的使用的思维导图，包括电力电子器件的驱动电路、电力电子器件的保护、电力电子器件的串联和并联使用等。

电力电子器件的使用

• 2.1电力电子器件的驱动电路
  • 2.1.1晶闸管触发电路
    • 晶闸管触发电路的要求 触发信号应有足够大的功率。 触发脉冲的同步及足够的移相范围 触发脉冲信号应有足够的宽度，且前沿要陡 应能产生强触发脉冲 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
  • 2.1.2 可关断晶闸管的门极驱动电路
    • 除电气隔离外，GTO门极驱动电路的一般要求有： 开通时，驱动信号前沿要陡，且应有足够大的功率与足够的宽度； 关断时，门极驱动电路应产生负电压并具有足够的灌电流能力； 关断后，门极驱动电路应保持负电压。 除上以外： 当存在门极反偏电路时，开通时门极驱动应持续保持一定的驱动电流，以免误关断
  • 2.1.3 大功率晶体管的基极驱动电路
    • GTR对基极驱动一般要求如下： 前沿上升时间应小于1µs； 开通时，较大的基极驱动电流，并应使其处于准饱和导通状态； 关断时，一定的灌电流能力， 关断后，应负偏压。
  • 2.1.4 电力MOSFET的栅极驱动电路
    • 电力MOSFET是电压驱动型器件。栅极驱动电路的一般要求有： 1、具有较小的输出电阻； 2、开通时，栅源极驱动电压一般取10～15V； 3、关断时，一般加负驱动电压； 4、在栅极串入一只低值电阻可以减小寄生振荡 。
  • 2.1.5 IGBT的门极驱动电路
    • GTR对基极驱动一般要求如下： 前沿上升时间应小于1µs； ，较大的基极驱动电流，并应使其处于准饱和导通状态； 关断时，一定的灌电流能力， 关断后，应负偏压。
    • GTO、GTR、电力MOSFET和IGBT为全控型器件，其驱动电路具有不同的特点。 GTO：前沿-幅值和陡度，关断-负门极电流，幅值和陡度要求更高。 GTR：前沿有尖冲，关断时反向基极驱动电流，并加反偏截止电压。 电力MOSFET：电压型驱动，驱动功率小且电路简单，关断时一般加负偏电压。 IGBT：具有较小的内阻，电压型驱动，关断时应加负偏电压，多采用专用的混合集成驱动器。
• 2.2电力电子器件的保护
  • 2.2.1 过电压的产生及过电压保护
    • 引起过电压的原因 外因过电压：装置外部因素引起 操作过电压 浪涌过电压 内因过电压：开关过程等内部因 素引起 换相过电压 关断过电压
    • 采用压敏电阻的过压保护 对于雷击或更高的浪涌电压，采用压敏电阻等非线性电阻进行保护。 压敏电阻正、反两个方向相同、比较陡的伏安持性。 把浪涌电压限制在晶闸管允许的电压范围。
  • 2.2.2 过电流的产生及过电流保护
    • 过电流产生原因 当晶闸管变流装置内部某一器件击穿或短路 触发电路或控制电路发生故障 外部出现过载重载、直流侧短路或逆变失败 以及交流电源电压过高或过低、缺相 等状况时，均可引起过电流。
    • 过电流保护措施: 1、过流保护电子电路 2、交流侧过流继电器保护 3、直流快速断路器保护 4、快速熔断器
  • 2.2.3 电力电子器件的热路及过热保护
    • 散热途径一般有热传导、热辐射和热对抗三种方式。主要采用热传导方式
    • 过热保护 防止结温过高，避免由于结温过高而损坏器件。 途径有三种： 1、减少器件的功耗 2、减少热阻 一方面减小接触热阻，包括装配质量 另一方面减小散热器热阻，包括散热器的材质、结构、表面颜色等 3、加强冷却 常用冷却方式：自冷、风冷、液冷和沸腾冷却四种。
  • 2.2.4 缓冲电路
    • 缓冲电路降低浪涌电压、du/dt 、di/dt ，还有 减少器件的开关损耗、 避免器件二次击穿和抑制电磁干扰、 提高电路的可靠性。 按开关状态分，缓冲电路有 关断缓冲电路(即du/dt抑制电路) 开通缓冲电路(即di/dt抑制电路) 复合缓冲电路 根据转移的能量如何处理、怎样消耗掉分两类 耗能式缓冲电路 馈能式缓冲电路
    • 馈能式缓冲电路 可分为无源的和有源的两种方式，其中无源馈能式缓冲电路有： （1）馈能式关断缓冲电路 （2）馈能式开通缓冲电路 （3）馈能式复合缓冲电路 各类馈能式复合缓冲电路，电路相对复杂。
• 2.3电力电子器件的串联和并联使用
  • 2.3.1 晶闸管的串联的串联和并联使用原则
    • 为满足某些场合高电压大电流的需求 串联以满足高压 并联以满足大电流 要有相应的措施来调整串、并联器件间的均压与均流
      • 1.
      • 2.
  • 2.3.2 电力MOSFET和IGBT并联运行
    • 全控开关器件注意串、并联器件布局的合理。 对于MOSFET，导通电阻具有正温度系数，将两个或多个器件直接并联。 对于NPT型IGBT，通态压降具有正温度系数，可以采用多个管子并联使用。 对于PT型的IGBT，在1/2～1/3 额定电流以上区域通态压降具有正温度系数，可以并联使用。 MOSFET或IGBT并联使用时，还应适当降低允许值。
• 本章小结
  • 缓冲电路的使用可对由于全控型器件的开关而引起过电压、过电流、过大的di/ dt 、du/dt 及过大的瞬时功率进行保护。 晶闸管串联使用时应采取动态均压与静态均压措施。 晶闸管的并联使用时应采取均流措施。 电力MOSFET和NPT型的IGBT的通态压降具有正温度系数，易于并联使用。 对于PT型的IGBT，可以并联使用。 并联使用时，应适当考虑电流安全裕量。
  • 驱动电路 晶闸管触发电路的要求，理解锯齿波同步移相触发电路的特点与基本原理。 大功率晶体管（GTR）和门极可关断晶闸管（GTO）属电流型全控型器件，理解掌握二者驱动电路的基本要求和原理。 电力场效应晶体管（P-MOSFET） 和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）都属电压型全控型器件。输出阻抗高，驱动电流小，因此驱动电路相对比较简单。