电力电子技术课件：第9章 电力电子器件应用的共性问题 .ppt

电力电子技术是现代电力系统和电气工程中的关键组成部分，它涉及到电力电子器件的使用、控制和保护。在电力电子系统中，电力电子器件是能量转换的核心，它们在不同的电压等级和电流水平下工作，实现直流到交流、交流到直流、电压调节等任务。本课件主要探讨了电力电子器件应用过程中的共性问题，重点关注了驱动、保护以及串并联使用等关键环节。 9.1 电力电子器件的驱动 驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的桥梁，它的设计至关重要。驱动电路的主要任务是根据控制目标向器件施加开通或关断信号，对于半控型器件如晶闸管，仅需开通控制信号，而对于全控型器件如GTO、IGBT，则需要同时提供开通和关断控制信号。驱动电路还负责电气隔离，通常使用光耦合器或脉冲变压器来实现。光耦合器提供了一种有效的隔离手段，它可以分为普通型、高速型和高传输比型。脉冲变压器在处理宽脉冲时，为了避免铁心饱和，通常采用高频调制和解调技术。 9.1.1 电力电子器件驱动电路概述 驱动电路的基本任务包括确保器件工作在理想的开关状态，缩短开关时间，减少开关损耗，并提供保护措施。驱动电路按照驱动信号性质，可以分为电流驱动型和电压驱动型。例如，晶闸管的驱动电路常称为触发电路，需要产生满足特定要求的触发脉冲，以确保晶闸管在适当的时刻导通。触发电路不仅要有足够的脉冲宽度和幅度，还要具有良好的抗干扰性能、温度稳定性和电气隔离。 9.1.2 晶闸管的触发电路 晶闸管的触发电路设计需要考虑触发脉冲的前沿上升时间、宽度和幅度，以确保在不同工况下的可靠导通。常见的晶闸管触发电路由脉冲放大环节和脉冲输出环节组成，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极提供触发脉冲。为了保护器件，还需要附加电路来释放脉冲变压器的储存能量，以及附加电路来形成触发脉冲的强脉冲部分。 9.1.3 典型全控型器件的驱动电路 电流驱动型器件如GTO和GTR的驱动电路更加复杂。GTO的开通和关断控制都需要精确的门极电流，开通时需正向门极电流，关断时需负向门极电流。驱动电路通常包括开通驱动、关断驱动和门极反偏电路，可以采用脉冲变压器耦合或直接耦合的方式。GTO驱动电路对触发脉冲的幅值和陡度有较高要求，以确保其在大容量电路中的稳定工作。 9.2 电力电子器件的保护 保护电路是保障电力电子系统安全运行的重要组成部分。驱动电路中的保护措施可以防止器件过压、过流和过热，防止器件因外部干扰而误动作。对于晶闸管和全控型器件，保护措施可能包括过电流保护、过电压保护、短路保护等，确保在异常情况下能够及时切断电源或切换到备用电路。 9.3 电力电子器件的串联使用和并联使用 在实际应用中，为了满足高电压或大电流的需求，电力电子器件往往需要串联或并联使用。串联使用时，必须保证每个器件承受的电压均匀，否则可能导致某个器件过压损坏；并联使用时，要确保电流分配均匀，避免出现局部过流。这需要精细的设计和控制策略，如均压和均流电路，以及相应的故障检测和隔离机制。 电力电子器件的驱动、保护和串并联使用是电力电子技术中的核心问题，理解并掌握这些知识点对于设计和维护高效、可靠的电力电子系统至关重要。