9.1 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动9.2 电力电子器件的保护电力电子器件的保护9.3 电力电子器件的串联和并联使用电力电子器件的串联和并联使用9.1 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动9.2 电力电子器件的保护电力电子器件的保护9.3 电力电子器件的串联和并联使用电力电子器件的串联和并联使用9.1.1 电力电子器件驱动电路概述电力电子器件驱动电路概述9.1.2 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路9.1.3 典型全控型器件的驱动电路典型全控型器件的驱动电路9.1.1 电力电子器件驱动电路概述电力电子器件驱动电路概述9.1.2 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路9.1.3 典型全控型器件的驱动电路典型全控型器件的驱动电路 驱动电路驱动电路驱动电路驱动电路 是电力电子主电路与控制电路之间的是电力电子主电路与控制电路之间的是电力电子主电路与控制电路之间的是电力电子主电路与控制电路之间的接口接口接口接口。良好的驱动电路使电力电子器件工作在较理想的良好的驱动电路使电力电子器件工作在较理想的良好的驱动电路使电力电子器件工作在较理想的良好的驱动电路使电力电子器件工作在较理想的开关状态开关状态开关状态开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗。缩短开关时间，减小开关损耗。缩短开关时间，减小开关损耗。缩短开关时间，减小开关损耗。对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现。一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现。一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现。一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现。 驱动电路的基本任务驱动电路的基本任务驱动电路的基本任务驱动电路的基本任务 按控制目标的要求给器件施加按控制目标的要求给器件施加按控制目标的要求给器件施加按控制目标的要求给器件施加开通开通开通开通或或或或关断关断关断关断的信号。的信号。的信号。的信号。对半控型器件只需提供开通控制信号；对全控型器件则既要对半控型器件只需提供开通控制信号；对全控型器件则既要对半控型器件只需提供开通控制信号；对全控型器件则既要对半控型器件只需提供开通控制信号；对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。 驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般采用一般采用一般采用一般采用光隔离光隔离光隔离光隔离或或或或磁隔离磁隔离磁隔离磁隔离。光隔离一般采用光耦合器光隔离一般采用光耦合器光隔离一般采用光耦合器光隔离一般采用光耦合器光耦合器由发光二极管和光敏晶体管组成，封装在一个外壳内。光耦合器由发光二极管和光敏晶体管组成，封装在一个外壳内。光耦合器由发光二极管和光敏晶体管组成，封装在一个外壳内。光耦合器由发光二极管和光敏晶体管组成，封装在一个外壳内。有有有有普通普通普通普通、高速高速高速高速和和和和高传输比高传输比高传输比高传输比三种类型。三种类型。三种类型。三种类型。 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当脉冲较宽时，为避免铁心饱和，常采用当脉冲较宽时，为避免铁心饱和，常采用当脉冲较宽时，为避免铁心饱和，常采用当脉冲较宽时，为避免铁心饱和，常采用高频调制和解调高频调制和解调高频调制和解调高频调制和解调的的的的方法。方法。方法。方法。ERERERa)b)c)UinUoutR1ICIDR1R1图图图图9-1 9-1 光耦合器的类型及接法光耦合器的类型及接法光耦合器的类型及接法光耦合器的类型及接法a) a) 普通型普通型普通型普通型 b) b) 高速型高速型高速型高速型 c) c) 高传输比型高传输比型高传输比型高传输比型 驱动电路的分类驱动电路的分类驱动电路的分类驱动电路的分类按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质，可以将电力电子器件分为性质，可以将电力电子器件分为性质，可以将电力电子器件分为性质，可以将电力电子器件分为电流驱动型电流驱动型电流驱动型电流驱动型和和和和电压驱动型电压驱动型电压驱动型电压驱动型两类。两类。两类。两类。 晶闸管的驱动电路常称为触发电路。晶闸管的驱动电路常称为触发电路。晶闸管的驱动电路常称为触发电路。晶闸管的驱动电路常称为触发电路。 驱动电路具体形式可为驱动电路具体形式可为驱动电路具体形式可为驱动电路具体形式可为分立元件分立元件分立元件分立元件的，但目前的趋势是采用专的，但目前的趋势是采用专的，但目前的趋势是采用专的，但目前的趋势是采用专用用用用集成驱动电路集成驱动电路集成驱动电路集成驱动电路。 双列直插式集成电路及将光耦隔离电路也集成在内的混合集双列直插式集成电路及将光耦隔离电路也集成在内的混合集双列直插式集成电路及将光耦隔离电路也集成在内的混合集双列直插式集成电路及将光耦隔离电路也集成在内的混合集成电路。成电路。成电路。成电路。 为达到参数最佳配合，首选所用器件生产厂家专门开发的集为达到参数最佳配合，首选所用器件生产厂家专门开发的集为达到参数最佳配合，首选所用器件生产厂家专门开发的集为达到参数最佳配合，首选所用器件生产厂家专门开发的集成驱动电路。成驱动电路。成驱动电路。成驱动电路。9.1.1 电力电子器件驱动电路概述电力电子器件驱动电路概述9.1.2 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路9.1.3 典型全控型器件的驱动电路典型全控型器件的驱动电路 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路 作用：产生符合要求的作用：产生符合要求的作用：产生符合要求的作用：产生符合要求的门极触发脉冲门极触发脉冲门极触发脉冲门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的，保证晶闸管在需要的，保证晶闸管在需要的，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通。时刻由阻断转为导通。时刻由阻断转为导通。时刻由阻断转为导通。晶闸管触发电路往往还包括对其触发时刻进行控制的晶闸管触发电路往往还包括对其触发时刻进行控制的晶闸管触发电路往往还包括对其触发时刻进行控制的晶闸管触发电路往往还包括对其触发时刻进行控制的相位控相位控相位控相位控制电路制电路制电路制电路。触发电路应满足下列要求触发电路应满足下列要求触发电路应满足下列要求触发电路应满足下列要求触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，比如对感性和反电触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，比如对感性和反电触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，比如对感性和反电触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，比如对感性和反电动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发。动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发。动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发。动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发。触发脉冲应有触发脉冲应有触发脉冲应有触发脉冲应有足够的幅度足够的幅度足够的幅度足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的度应增大为器件最大触发电流的度应增大为器件最大触发电流的度应增大为器件最大触发电流的3535倍，脉冲前沿的陡度也需增倍，脉冲前沿的陡度也需增倍，脉冲前沿的陡度也需增倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达加，一般需达加，一般需达加，一般需达12A/12A/ s s。触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的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。电气隔离。电气隔离。电气隔离。 I II IMMt t1 1t t2 2t t3 3t t4 4图图图图9-29-2理想的晶闸管触发脉冲电流波形理想的晶闸管触发脉冲电流波形理想的晶闸管触发脉冲电流波形理想的晶闸管触发脉冲电流波形t t1 1tt2 2脉冲前沿上升时间（脉冲前沿上升时间（脉冲前沿上升时间（脉冲前沿上升时间（11 s s）t t1 1tt3 3强脉冲宽度强脉冲宽度强脉冲宽度强脉冲宽度I IMM强脉冲幅值（强脉冲幅值（强脉冲幅值（强脉冲幅值（3I3IGTGT5I5IGTGT）t t1 1tt4 4脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度I I脉冲平顶幅值（脉冲平顶幅值（脉冲平顶幅值（脉冲平顶幅值（1.5I1.5IGTGT2I2IGTGT） 图图图图9-3 9-3 常见的晶闸管触发电路常见的晶闸管触发电路常见的晶闸管触发电路常见的晶闸管触发电路 常见的晶闸管触发电路常见的晶闸管触发电路常见的晶闸管触发电路常见的晶闸管触发电路 由由由由V V1 1、V V2 2构成的构成的构成的构成的脉冲放大环节脉冲放大环节脉冲放大环节脉冲放大环节和脉冲变压器和脉冲变压器和脉冲变压器和脉冲变压器TMTM和附属电路构和附属电路构和附属电路构和附属电路构成的成的成的成的脉冲输出环节脉冲输出环节脉冲输出环节脉冲输出环节两部分组成。两部分组成。两部分组成。两部分组成。当当当当V V1 1、V V2 2导通时，通过脉冲变导通时，通过脉冲变导通时，通过脉冲变导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间压器向晶闸管的门极和阴极之间压器向晶闸管的门极和阴极之间压器向晶闸管的门极和阴极之间输出触发脉冲。输出触发脉冲。输出触发脉冲。输出触发脉冲。VDVD1 1和和和和R R3 3是为了是为了是为了是为了V V1 1、V V2 2由导通由导通由导通由导通变为截止时脉冲变压器变为截止时脉冲变压器变为截止时脉冲变压器变为截止时脉冲变压器TMTM释放释放释放释放其储存的能量而设的。其储存的能量而设的。其储存的能量而设的。其储存的能量而设的。 为了获得触发脉冲波形中的强为了获得触发脉冲波形中的强为了获得触发脉冲波形中的强为了获得触发脉冲波形中的强脉冲部分，还需适当附加其它电脉冲部分，还需适当附加其它电脉冲部分，还需适当附加其它电脉冲部分，还需适当附加其它电路环节。路环节。路环节。路环节。 9.1.1 电力电子器件驱动电路概述电力电子器件驱动电路概述9.1.2 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路9.1.3 典型全控型器件的驱动电路典型全控型器件的驱动电路GTOGTO和和和和GTRGTR是电流驱动型器件。是电流驱动型器件。是电流驱动型器件。是电流驱动型器件。GTOGTO 开通控制与普通晶闸管开通控制与普通晶闸管开通控制与普通晶闸管开通控制与普通晶闸管相似，但对触发脉冲前沿相似，但对触发脉冲前沿相似，但对触发脉冲前沿相似，但对触发脉冲前沿的幅值和陡度要求高，且的幅值和陡度要求高，且的幅值和陡度要求高，且的幅值和陡度要求高，且一般需在整个导通期间施一般需在整个导通期间施一般需在整个导通期间施一般需在整个导通期间施加正门极电流，使加正门极电流，使加正门极电流，使加正门极电流，使GTOGTO关关关关断需施加负门极电流，对断需施加负门极电流，对断需施加负门极电流，对断需施加负门极电流，对其幅值和陡度的要求更高。其幅值和陡度的要求更高。其幅值和陡度的要求更高。其幅值和陡度的要求更高。 OttOuGiG图图图图9-4 9-4 推荐的推荐的推荐的推荐的GTOGTO门极电压电流波形门极电压电流波形门极电压电流波形门极电压电流波形幅值需达阳极电流幅值需达阳极电流的的1/3左右，陡度需左右，陡度需达达50A/ s，强负脉，强负脉冲宽度约冲宽度约30 s，负，负脉冲总宽约脉冲总宽约100 s 施加约施加约5V的负偏的负偏压，以提高抗干压，以提高抗干扰能力。扰能力。电流驱动型器件的驱动电路电流驱动型器件的驱动电路 GTOGTO一般用于大容量电路的场合，其驱动电路通常一般用于大容量电路的场合，其驱动电路通常一般用于大容量电路的场合，其驱动电路通常一般用于大容量电路的场合，其驱动电路通常包括包括包括包括开通驱动电路开通驱动电路开通驱动电路开通驱动电路、关断驱动电路关断驱动电路关断驱动电路关断驱动电路和和和和门极反偏电路门极反偏电路门极反偏电路门极反偏电路三三三三部分，可分为部分，可分为部分，可分为部分，可分为脉冲变压器耦合式脉冲变压器耦合式脉冲变压器耦合式脉冲变压器耦合式和和和和直接耦合式直接耦合式直接耦合式直接耦合式两种类两种类两种类两种类型。型。型。型。 OttOuGiG图图图图9-4 9-4 推荐的推荐的推荐的推荐的GTOGTO门极电压电流波形门极电压电流波形门极电压电流波形门极电压电流波形幅值需达阳极电流幅值需达阳极电流的的1/3左右，陡度需左右，陡度需达达50A/ s，强负脉，强负脉冲宽度约冲宽度约30 s，负，负脉冲总宽约脉冲总宽约100 s 施加约施加约5V的负偏的负偏压，以提高抗干压，以提高抗干扰能力。扰能力。uGTR对驱动电路的基本要求对驱动电路的基本要求 GTRGTR对基极驱动电路的基本要求是：对基极驱动电路的基本要求是：对基极驱动电路的基本要求是：对基极驱动电路的基本要求是：1)1)GTRGTR开通时，驱动电路提供的基极电流应具有足够的基开通时，驱动电路提供的基极电流应具有足够的基开通时，驱动电路提供的基极电流应具有足够的基开通时，驱动电路提供的基极电流应具有足够的基2)2)极驱动和快速的上升沿，并一开始有一定的过冲，以加速极驱动和快速的上升沿，并一开始有一定的过冲，以加速极驱动和快速的上升沿，并一开始有一定的过冲，以加速极驱动和快速的上升沿，并一开始有一定的过冲，以加速3)3)开通的过程，减小开通损耗。开通的过程，减小开通损耗。开通的过程，减小开通损耗。开通的过程，减小开通损耗。2)2) GTR GTR导通期间，驱动电路提供的基极电流在任何负载情导通期间，驱动电路提供的基极电流在任何负载情导通期间，驱动电路提供的基极电流在任何负载情导通期间，驱动电路提供的基极电流在任何负载情况下都能保证况下都能保证况下都能保证况下都能保证GTRGTR处于饱和导通状态，使处于饱和导通状态，使处于饱和导通状态，使处于饱和导通状态，使GTRGTR的饱和压降的饱和压降的饱和压降的饱和压降较低，以保证低导通损耗。为了减小存储时间，能控制较低，以保证低导通损耗。为了减小存储时间，能控制较低，以保证低导通损耗。为了减小存储时间，能控制较低，以保证低导通损耗。为了减小存储时间，能控制GTRGTR在关断前处于临界饱和状态，即准饱和状态。在关断前处于临界饱和状态，即准饱和状态。在关断前处于临界饱和状态，即准饱和状态。在关断前处于临界饱和状态，即准饱和状态。3)3) 关断瞬时，驱动电路应提供足够的反向基极驱动，以迅关断瞬时，驱动电路应提供足够的反向基极驱动，以迅关断瞬时，驱动电路应提供足够的反向基极驱动，以迅关断瞬时，驱动电路应提供足够的反向基极驱动，以迅速抽出基区的剩余载流子，减小存储时间速抽出基区的剩余载流子，减小存储时间速抽出基区的剩余载流子，减小存储时间速抽出基区的剩余载流子，减小存储时间t ts s；并加反偏截止；并加反偏截止；并加反偏截止；并加反偏截止电压，使集电极电流迅速下降以减小下降时间电压，使集电极电流迅速下降以减小下降时间电压，使集电极电流迅速下降以减小下降时间电压，使集电极电流迅速下降以减小下降时间t tf f。而在功率。而在功率。而在功率。而在功率管开通前功率管基射极间的反偏电压应为零或很小。管开通前功率管基射极间的反偏电压应为零或很小。管开通前功率管基射极间的反偏电压应为零或很小。管开通前功率管基射极间的反偏电压应为零或很小。4)4) 驱动电路损耗要小，电路尽可能简单可靠，便于集成。驱动电路损耗要小，电路尽可能简单可靠，便于集成。驱动电路损耗要小，电路尽可能简单可靠，便于集成。驱动电路损耗要小，电路尽可能简单可靠，便于集成。5)5) 驱动电路中常采用光电耦合器或隔离变压器来解决控制驱动电路中常采用光电耦合器或隔离变压器来解决控制驱动电路中常采用光电耦合器或隔离变压器来解决控制驱动电路中常采用光电耦合器或隔离变压器来解决控制电路与主电路之间的电气隔离。电路与主电路之间的电气隔离。电路与主电路之间的电气隔离。电路与主电路之间的电气隔离。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：图图图图7.24 7.24 比较理想的基极驱动电流波形比较理想的基极驱动电流波形比较理想的基极驱动电流波形比较理想的基极驱动电流波形 为了加快开通时间，减小开通损耗，正向基极驱动电流为了加快开通时间，减小开通损耗，正向基极驱动电流为了加快开通时间，减小开通损耗，正向基极驱动电流为了加快开通时间，减小开通损耗，正向基极驱动电流分为分为分为分为I IB1B1和和和和I IB2B2两部分。两部分。两部分。两部分。 I IB1B1为过驱动电流，保证为过驱动电流，保证为过驱动电流，保证为过驱动电流，保证GTRGTR快速开通，快速开通，快速开通，快速开通，I IB2B2是维持导通的是维持导通的是维持导通的是维持导通的驱动电流，应使驱动电流，应使驱动电流，应使驱动电流，应使GTRGTR恰好维持准饱和状态。恰好维持准饱和状态。恰好维持准饱和状态。恰好维持准饱和状态。关断关断关断关断GTRGTR时，反向时，反向时，反向时，反向驱动电流驱动电流驱动电流驱动电流I IB3B3应大一些，应大一些，应大一些，应大一些，加速基区中载流子抽加速基区中载流子抽加速基区中载流子抽加速基区中载流子抽走速度，缩短关断时走速度，缩短关断时走速度，缩短关断时走速度，缩短关断时间，减小关断损耗。间，减小关断损耗。间，减小关断损耗。间，减小关断损耗。uGTRGTR驱动电路简介驱动电路简介驱动电路简介驱动电路简介图图图图9-79-7为为为为GTRGTR的一种驱动电路，包括三个部分：的一种驱动电路，包括三个部分：的一种驱动电路，包括三个部分：的一种驱动电路，包括三个部分： 光电耦合电气隔离电路；光电耦合电气隔离电路；光电耦合电气隔离电路；光电耦合电气隔离电路； 晶体管放大电路；晶体管放大电路；晶体管放大电路；晶体管放大电路； 贝克箝位电路。贝克箝位电路。贝克箝位电路。贝克箝位电路。图图图图9-7 GTR9-7 GTR的一种驱动电路的一种驱动电路的一种驱动电路的一种驱动电路贝克箝贝克箝贝克箝贝克箝位电路位电路位电路位电路贝克箝位电路贝克箝位电路贝克箝位电路贝克箝位电路贝克箝位电路贝克箝位电路抗饱和的贝克钳位电路使抗饱和的贝克钳位电路使抗饱和的贝克钳位电路使抗饱和的贝克钳位电路使GTRGTR工作在准饱和状态，提高了工作在准饱和状态，提高了工作在准饱和状态，提高了工作在准饱和状态，提高了器件开关过程的快速性能。器件开关过程的快速性能。器件开关过程的快速性能。器件开关过程的快速性能。基极驱动电流信号由基极驱动电流信号由基极驱动电流信号由基极驱动电流信号由Q Q点分三路与点分三路与点分三路与点分三路与GTRGTR相连接。相连接。相连接。相连接。二极管二极管二极管二极管VDVD2 2与与与与GTR GTR 的集电极相连，保证在正向驱动状态的集电极相连，保证在正向驱动状态的集电极相连，保证在正向驱动状态的集电极相连，保证在正向驱动状态C C点比点比点比点比Q Q点电位低一个二极管压降的数值。点电位低一个二极管压降的数值。点电位低一个二极管压降的数值。点电位低一个二极管压降的数值。 这样这样这样这样GTRGTR的集电极至多处于零偏置的集电极至多处于零偏置的集电极至多处于零偏置的集电极至多处于零偏置状态而决不会出现正偏置状态，状态而决不会出现正偏置状态，状态而决不会出现正偏置状态，状态而决不会出现正偏置状态， 即即即即GTRGTR不可能进入深饱和区。不可能进入深饱和区。不可能进入深饱和区。不可能进入深饱和区。 二极管二极管二极管二极管VDVD2 2称为钳位二极管，它相当于一个溢流阀的作用，称为钳位二极管，它相当于一个溢流阀的作用，称为钳位二极管，它相当于一个溢流阀的作用，称为钳位二极管，它相当于一个溢流阀的作用， 使过量的输入驱动电流不会全部流入使过量的输入驱动电流不会全部流入使过量的输入驱动电流不会全部流入使过量的输入驱动电流不会全部流入GTRGTR的基极，而经的基极，而经的基极，而经的基极，而经VDVD2 2分路至分路至分路至分路至GTR GTR 的集电极一部分，从而保证的集电极一部分，从而保证的集电极一部分，从而保证的集电极一部分，从而保证GTRGTR始终处于准饱始终处于准饱始终处于准饱始终处于准饱和状态。和状态。和状态。和状态。贝克箝位电路贝克箝位电路贝克箝位电路贝克箝位电路 这样明显地降低了存储时间，提高了这样明显地降低了存储时间，提高了这样明显地降低了存储时间，提高了这样明显地降低了存储时间，提高了GTRGTR的开关速度。的开关速度。的开关速度。的开关速度。基极支路中串联的二极管基极支路中串联的二极管基极支路中串联的二极管基极支路中串联的二极管VDVD3 3用来调整用来调整用来调整用来调整GTRGTR的基极电流数值，的基极电流数值，的基极电流数值，的基极电流数值，从而可以改变从而可以改变从而可以改变从而可以改变GTRGTR的饱和程度。的饱和程度。的饱和程度。的饱和程度。与与与与VDVD3 3反并联的二极管反并联的二极管反并联的二极管反并联的二极管VDVD4 4为为为为反向抽走基区载流子提供了电反向抽走基区载流子提供了电反向抽走基区载流子提供了电反向抽走基区载流子提供了电流通路，从而加快了流通路，从而加快了流通路，从而加快了流通路，从而加快了GTRGTR的关的关的关的关断过程。断过程。断过程。断过程。图图图图9-7 GTR9-7 GTR的一种驱动电路的一种驱动电路的一种驱动电路的一种驱动电路 C C2 2为加速开通过程的电容，为加速开通过程的电容，为加速开通过程的电容，为加速开通过程的电容，开通时开通时开通时开通时R R5 5被被被被C C2 2短路，这样可短路，这样可短路，这样可短路，这样可以实现驱动电流的过冲，并以实现驱动电流的过冲，并以实现驱动电流的过冲，并以实现驱动电流的过冲，并增加前沿的陡度，加快开通。增加前沿的陡度，加快开通。增加前沿的陡度，加快开通。增加前沿的陡度，加快开通。驱动驱动驱动驱动GTRGTR的集成驱动电路的集成驱动电路的集成驱动电路的集成驱动电路中，中，中，中，THOMSONTHOMSON公司的公司的公司的公司的UAAUAA40024002和三菱公司的和三菱公司的和三菱公司的和三菱公司的M57215BLM57215BL较为常见。较为常见。较为常见。较为常见。图图图图9-8 9-8 电力电力电力电力MOSFETMOSFET的一种驱动电路的一种驱动电路的一种驱动电路的一种驱动电路 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电压驱动型器件的驱动电路 电力电力电力电力MOSFETMOSFET和和和和IGBTIGBT是电压驱动型器件。是电压驱动型器件。是电压驱动型器件。是电压驱动型器件。 为快速建立驱动电压，要求驱动电路具有较小的输出电阻。为快速建立驱动电压，要求驱动电路具有较小的输出电阻。为快速建立驱动电压，要求驱动电路具有较小的输出电阻。为快速建立驱动电压，要求驱动电路具有较小的输出电阻。使电力使电力使电力使电力MOSFETMOSFET开通的栅源开通的栅源开通的栅源开通的栅源极间驱动电压一般取极间驱动电压一般取极间驱动电压一般取极间驱动电压一般取1015V1015V，使使使使IGBTIGBT开通的栅射极间驱动电开通的栅射极间驱动电开通的栅射极间驱动电开通的栅射极间驱动电压一般取压一般取压一般取压一般取15 20V15 20V。关断时施加一定幅值的负驱关断时施加一定幅值的负驱关断时施加一定幅值的负驱关断时施加一定幅值的负驱动电压（一般取动电压（一般取动电压（一般取动电压（一般取 -5 -15V -5 -15V）有）有）有）有利于减小关断时间和关断损耗。利于减小关断时间和关断损耗。利于减小关断时间和关断损耗。利于减小关断时间和关断损耗。 在栅极串入一只低值电阻（数十欧左右）可以减小在栅极串入一只低值电阻（数十欧左右）可以减小在栅极串入一只低值电阻（数十欧左右）可以减小在栅极串入一只低值电阻（数十欧左右）可以减小寄生寄生寄生寄生振荡振荡振荡振荡，该电阻阻值应随被驱动器件电流额定值的增大而减小。，该电阻阻值应随被驱动器件电流额定值的增大而减小。，该电阻阻值应随被驱动器件电流额定值的增大而减小。，该电阻阻值应随被驱动器件电流额定值的增大而减小。 图图图图9-8 9-8 电力电力电力电力MOSFETMOSFET的一种驱动电路的一种驱动电路的一种驱动电路的一种驱动电路电力电力电力电力MOSFETMOSFET 包括包括包括包括电气隔离电气隔离电气隔离电气隔离和和和和晶体管放大晶体管放大晶体管放大晶体管放大电路电路电路电路两部分；当无输入信号时两部分；当无输入信号时两部分；当无输入信号时两部分；当无输入信号时高速放大器高速放大器高速放大器高速放大器A A输出负电平，输出负电平，输出负电平，输出负电平，V3V3导通输出负驱动电压，当有输导通输出负驱动电压，当有输导通输出负驱动电压，当有输导通输出负驱动电压，当有输入信号时入信号时入信号时入信号时A A输出正电平，输出正电平，输出正电平，输出正电平，V2V2导导导导通输出正驱动电压。通输出正驱动电压。通输出正驱动电压。通输出正驱动电压。专为驱动电力专为驱动电力专为驱动电力专为驱动电力MOSFETMOSFET而设计的混合集成电路有三菱公司而设计的混合集成电路有三菱公司而设计的混合集成电路有三菱公司而设计的混合集成电路有三菱公司的的的的M57918LM57918L，其输入信号电流幅值为，其输入信号电流幅值为，其输入信号电流幅值为，其输入信号电流幅值为16mA16mA，输出最大脉冲，输出最大脉冲，输出最大脉冲，输出最大脉冲电流为电流为电流为电流为+2A+2A和和和和-3A-3A，输出驱动电压，输出驱动电压，输出驱动电压，输出驱动电压+15V+15V和和和和-10V-10V。IGBT多采用专用的多采用专用的多采用专用的多采用专用的混合集成驱动器混合集成驱动器混合集成驱动器混合集成驱动器，常用的有三菱公司的，常用的有三菱公司的，常用的有三菱公司的，常用的有三菱公司的M579M579系列（如系列（如系列（如系列（如M57962LM57962L和和和和M57959LM57959L）和富士公司的）和富士公司的）和富士公司的）和富士公司的EXBEXB系列（如系列（如系列（如系列（如EXB840EXB840、EXB841EXB841、EXB850EXB850和和和和EXB851EXB851）。）。）。）。图图图图9-9 M57962L9-9 M57962L型型型型IGBTIGBT驱动器的原理和接线图驱动器的原理和接线图驱动器的原理和接线图驱动器的原理和接线图 9.1 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动9.2 电力电子器件的保护电力电子器件的保护9.3 电力电子器件的串联和并联使用电力电子器件的串联和并联使用9.2.1 过电压的产生及过电压保护过电压的产生及过电压保护9.2.2 过电流保护过电流保护9.2.3 缓冲电路缓冲电路9.2.1 过电压的产生及过电压保护过电压的产生及过电压保护9.2.2 过电流保护过电流保护9.2.3 缓冲电路缓冲电路 过电压分为过电压分为过电压分为过电压分为外因过电压外因过电压外因过电压外因过电压和和和和内因过电压内因过电压内因过电压内因过电压两类。两类。两类。两类。 外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，包括：外部原因，包括：外部原因，包括：外部原因，包括：操作过电压操作过电压操作过电压操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起的过电压。：由分闸、合闸等开关操作引起的过电压。：由分闸、合闸等开关操作引起的过电压。：由分闸、合闸等开关操作引起的过电压。雷击过电压雷击过电压雷击过电压雷击过电压：由雷击引起的过电压。：由雷击引起的过电压。：由雷击引起的过电压。：由雷击引起的过电压。 内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括：关过程，包括：关过程，包括：关过程，包括：换相过电压换相过电压换相过电压换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后，反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感相结束后，反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感相结束后，反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感相结束后，反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压。应出过电压。应出过电压。应出过电压。关断过电压关断过电压关断过电压关断过电压：全控型器件在较高频率下工作，当器件关断：全控型器件在较高频率下工作，当器件关断：全控型器件在较高频率下工作，当器件关断：全控型器件在较高频率下工作，当器件关断时，因正向电流的迅速降低而由线路电感在器件两端感应出时，因正向电流的迅速降低而由线路电感在器件两端感应出时，因正向电流的迅速降低而由线路电感在器件两端感应出时，因正向电流的迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。的过电压。的过电压。的过电压。 图图图图9-109-10过电压抑制措施及配置位置过电压抑制措施及配置位置过电压抑制措施及配置位置过电压抑制措施及配置位置F F避雷器避雷器避雷器避雷器D D变压器静电屏蔽层变压器静电屏蔽层变压器静电屏蔽层变压器静电屏蔽层C C静电感应过电压抑制电容静电感应过电压抑制电容静电感应过电压抑制电容静电感应过电压抑制电容RCRC1 1阀侧浪涌过电压抑制用阀侧浪涌过电压抑制用阀侧浪涌过电压抑制用阀侧浪涌过电压抑制用RCRC电路电路电路电路RCRC2 2阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式RCRC电路电路电路电路RVRV压敏电阻过电压抑制器压敏电阻过电压抑制器压敏电阻过电压抑制器压敏电阻过电压抑制器RCRC3 3阀器件换相过电压抑制用阀器件换相过电压抑制用阀器件换相过电压抑制用阀器件换相过电压抑制用RCRC电路电路电路电路RCRC4 4直流侧直流侧直流侧直流侧RCRC抑制电路抑制电路抑制电路抑制电路RCDRCD阀阀阀阀器件关断过电压抑制用器件关断过电压抑制用器件关断过电压抑制用器件关断过电压抑制用RCDRCD电路电路电路电路 过电压抑制措施及配置位置过电压抑制措施及配置位置过电压抑制措施及配置位置过电压抑制措施及配置位置 各电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种。各电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种。各电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种。各电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种。 RCRC3 3和和和和RCDRCD为抑制为抑制为抑制为抑制内因过电压内因过电压内因过电压内因过电压的措施。的措施。的措施。的措施。 抑制外因过电压来采用抑制外因过电压来采用抑制外因过电压来采用抑制外因过电压来采用RCRC过电压抑制电路。过电压抑制电路。过电压抑制电路。过电压抑制电路。图图图图9-11 RC9-11 RC过电压抑制电路联结方式过电压抑制电路联结方式过电压抑制电路联结方式过电压抑制电路联结方式a)a)单相单相单相单相b)b)三相三相三相三相对大容量的电力电子装置，可采用图对大容量的电力电子装置，可采用图对大容量的电力电子装置，可采用图对大容量的电力电子装置，可采用图9-129-12所示的所示的所示的所示的反向阻断式反向阻断式反向阻断式反向阻断式RCRC电路。电路。电路。电路。图图图图9-129-12反向阻断式过电压抑制用反向阻断式过电压抑制用反向阻断式过电压抑制用反向阻断式过电压抑制用RCRC电路电路电路电路采用雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻、硒堆和转折二极管采用雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻、硒堆和转折二极管采用雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻、硒堆和转折二极管采用雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻、硒堆和转折二极管(BOD)(BOD)等非线性元器件来限制或吸收过电压也是较常用的措施。等非线性元器件来限制或吸收过电压也是较常用的措施。等非线性元器件来限制或吸收过电压也是较常用的措施。等非线性元器件来限制或吸收过电压也是较常用的措施。 9.2.1 过电压的产生及过电压保护过电压的产生及过电压保护9.2.2 过电流保护过电流保护9.2.3 缓冲电路缓冲电路图图图图9-13 9-13 过电流保护措施及配置位置过电流保护措施及配置位置过电流保护措施及配置位置过电流保护措施及配置位置 过电流分过载和短路两种情况。过电流分过载和短路两种情况。过电流分过载和短路两种情况。过电流分过载和短路两种情况。 过电流保护措施及其配置位置过电流保护措施及其配置位置过电流保护措施及其配置位置过电流保护措施及其配置位置 快速熔断器快速熔断器快速熔断器快速熔断器、直流快速断路器直流快速断路器直流快速断路器直流快速断路器和和和和过电流继电器过电流继电器过电流继电器过电流继电器是较为常用是较为常用是较为常用是较为常用的措施，一般电力电子装置均同时采用几种过电流保护措施，的措施，一般电力电子装置均同时采用几种过电流保护措施，的措施，一般电力电子装置均同时采用几种过电流保护措施，的措施，一般电力电子装置均同时采用几种过电流保护措施，以提高保护的可靠性和合理性。以提高保护的可靠性和合理性。以提高保护的可靠性和合理性。以提高保护的可靠性和合理性。图图图图9-13 9-13 过电流保护措施及配置位置过电流保护措施及配置位置过电流保护措施及配置位置过电流保护措施及配置位置 过电流保护措施及其配置位置过电流保护措施及其配置位置过电流保护措施及其配置位置过电流保护措施及其配置位置 通常，电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的通常，电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的通常，电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的通常，电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后部分区段的保护，直流快速断路器整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。实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。 快速熔断器（简称快熔）快速熔断器（简称快熔）快速熔断器（简称快熔）快速熔断器（简称快熔）是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。是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择快熔时应考虑选择快熔时应考虑选择快熔时应考虑 电压等级应根据熔断后快熔实际承受的电压来确定。电压等级应根据熔断后快熔实际承受的电压来确定。电压等级应根据熔断后快熔实际承受的电压来确定。电压等级应根据熔断后快熔实际承受的电压来确定。 电流容量应按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定。电流容量应按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定。电流容量应按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定。电流容量应按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定。 快熔的快熔的快熔的快熔的I I2 2t t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 I2 2t t值。值。值。值。 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。快熔对器件的保护方式可分为快熔对器件的保护方式可分为快熔对器件的保护方式可分为快熔对器件的保护方式可分为全保护全保护全保护全保护和和和和短路保护短路保护短路保护短路保护两种。两种。两种。两种。 全保护：过载、短路均由快熔进行保护，适用于小功率装置全保护：过载、短路均由快熔进行保护，适用于小功率装置全保护：过载、短路均由快熔进行保护，适用于小功率装置全保护：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。或器件裕度较大的场合。或器件裕度较大的场合。或器件裕度较大的场合。 短路保护：快熔只在短路电流较大的区域起保护作用。短路保护：快熔只在短路电流较大的区域起保护作用。短路保护：快熔只在短路电流较大的区域起保护作用。短路保护：快熔只在短路电流较大的区域起保护作用。对重要的且易发生短路的晶闸管设备，或全控型对重要的且易发生短路的晶闸管设备，或全控型对重要的且易发生短路的晶闸管设备，或全控型对重要的且易发生短路的晶闸管设备，或全控型器件，需采用器件，需采用器件，需采用器件，需采用电子电路电子电路电子电路电子电路进行过电流保护。进行过电流保护。进行过电流保护。进行过电流保护。常在全控型器件的驱动电路中设置常在全控型器件的驱动电路中设置常在全控型器件的驱动电路中设置常在全控型器件的驱动电路中设置过电流保护环过电流保护环过电流保护环过电流保护环节节节节，器件对电流的响应是最快的。，器件对电流的响应是最快的。，器件对电流的响应是最快的。，器件对电流的响应是最快的。9.2.1 过电压的产生及过电压保护过电压的产生及过电压保护9.2.2 过电流保护过电流保护9.2.3 缓冲电路缓冲电路电力电子变流装置缓冲电路的作用电力电子变流装置缓冲电路的作用电力电子变流装置缓冲电路的作用电力电子变流装置缓冲电路的作用电力电子器件在电路中大多工作于开关状态。在开关过程电力电子器件在电路中大多工作于开关状态。在开关过程电力电子器件在电路中大多工作于开关状态。在开关过程电力电子器件在电路中大多工作于开关状态。在开关过程中，电流在芯片中的不均匀分布，导致局部过流和过热，容中，电流在芯片中的不均匀分布，导致局部过流和过热，容中，电流在芯片中的不均匀分布，导致局部过流和过热，容中，电流在芯片中的不均匀分布，导致局部过流和过热，容易使器件损坏。特别在关断过程中，器件容易受到尖峰电压易使器件损坏。特别在关断过程中，器件容易受到尖峰电压易使器件损坏。特别在关断过程中，器件容易受到尖峰电压易使器件损坏。特别在关断过程中，器件容易受到尖峰电压的冲击，此尖峰电压一旦超过器件所能承受的电压，器件就的冲击，此尖峰电压一旦超过器件所能承受的电压，器件就的冲击，此尖峰电压一旦超过器件所能承受的电压，器件就的冲击，此尖峰电压一旦超过器件所能承受的电压，器件就会被击穿而损坏。会被击穿而损坏。会被击穿而损坏。会被击穿而损坏。由于开关过程中器件要同时承受高电压和大电流，所以器由于开关过程中器件要同时承受高电压和大电流，所以器由于开关过程中器件要同时承受高电压和大电流，所以器由于开关过程中器件要同时承受高电压和大电流，所以器件承受很大的瞬时功率，尤其当高频运行时，开关损耗所占件承受很大的瞬时功率，尤其当高频运行时，开关损耗所占件承受很大的瞬时功率，尤其当高频运行时，开关损耗所占件承受很大的瞬时功率，尤其当高频运行时，开关损耗所占的比例很大，导致器件结温上升。若结温过高，会使器件失的比例很大，导致器件结温上升。若结温过高，会使器件失的比例很大，导致器件结温上升。若结温过高，会使器件失的比例很大，导致器件结温上升。若结温过高，会使器件失效。过大的电压、电流变化率会导致器件的误导通或局部过效。过大的电压、电流变化率会导致器件的误导通或局部过效。过大的电压、电流变化率会导致器件的误导通或局部过效。过大的电压、电流变化率会导致器件的误导通或局部过热。热。热。热。缓冲电路缓冲电路缓冲电路缓冲电路( (吸收电路吸收电路吸收电路吸收电路) )就是针对以上这些问题而提出来的，就是针对以上这些问题而提出来的，就是针对以上这些问题而提出来的，就是针对以上这些问题而提出来的，是一种开关辅助电路。是一种开关辅助电路。是一种开关辅助电路。是一种开关辅助电路。 缓冲电路（缓冲电路（缓冲电路（缓冲电路（Snubber CircuitSnubber Circuit）又称为吸收电路，其）又称为吸收电路，其）又称为吸收电路，其）又称为吸收电路，其作用是抑制电力电子器件的作用是抑制电力电子器件的作用是抑制电力电子器件的作用是抑制电力电子器件的内因过电压内因过电压内因过电压内因过电压、d du u/d/dt t或者或者或者或者过过过过电流电流电流电流和和和和d di i/d/dt t，减小器件的，减小器件的，减小器件的，减小器件的开关损耗开关损耗开关损耗开关损耗。 分类分类分类分类分为分为分为分为关断缓冲电路关断缓冲电路关断缓冲电路关断缓冲电路和和和和开通缓冲电路开通缓冲电路开通缓冲电路开通缓冲电路关断缓冲电路：又称为关断缓冲电路：又称为关断缓冲电路：又称为关断缓冲电路：又称为d du u/d/dt t抑制电路，用于吸收器件的关抑制电路，用于吸收器件的关抑制电路，用于吸收器件的关抑制电路，用于吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制断过电压和换相过电压，抑制断过电压和换相过电压，抑制断过电压和换相过电压，抑制d du u/d/dt t，减小关断损耗。，减小关断损耗。，减小关断损耗。，减小关断损耗。开通缓冲电路：又称为开通缓冲电路：又称为开通缓冲电路：又称为开通缓冲电路：又称为d di i/d/dt t抑制电路，用于抑制器件开通抑制电路，用于抑制器件开通抑制电路，用于抑制器件开通抑制电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和时的电流过冲和时的电流过冲和时的电流过冲和d di i/d/dt t，减小器件的开通损耗。，减小器件的开通损耗。，减小器件的开通损耗。，减小器件的开通损耗。复合缓冲电路：关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起。复合缓冲电路：关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起。复合缓冲电路：关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起。复合缓冲电路：关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起。还可分为还可分为还可分为还可分为耗能式缓冲电路耗能式缓冲电路耗能式缓冲电路耗能式缓冲电路和和和和馈能式缓冲电路馈能式缓冲电路馈能式缓冲电路馈能式缓冲电路 耗能式缓冲电路耗能式缓冲电路耗能式缓冲电路耗能式缓冲电路 ：缓冲电路中储能元件的能量消耗在其吸：缓冲电路中储能元件的能量消耗在其吸：缓冲电路中储能元件的能量消耗在其吸：缓冲电路中储能元件的能量消耗在其吸收电阻上。收电阻上。收电阻上。收电阻上。馈能式缓冲电路馈能式缓冲电路馈能式缓冲电路馈能式缓冲电路 ：缓冲电路能将其储能元件的能量回馈给：缓冲电路能将其储能元件的能量回馈给：缓冲电路能将其储能元件的能量回馈给：缓冲电路能将其储能元件的能量回馈给负载或电源，也称无损吸收电路。负载或电源，也称无损吸收电路。负载或电源，也称无损吸收电路。负载或电源，也称无损吸收电路。通常缓冲电路专指关断缓冲电路，而将开通缓冲通常缓冲电路专指关断缓冲电路，而将开通缓冲通常缓冲电路专指关断缓冲电路，而将开通缓冲通常缓冲电路专指关断缓冲电路，而将开通缓冲电路区别叫做电路区别叫做电路区别叫做电路区别叫做di/dtdi/dt抑制电路。抑制电路。抑制电路。抑制电路。b)tuCEiCOd idt抑制电路时无didt抑制电路时有有缓冲电路时无缓冲电路时uCEiC图图图图9-149-14d di/ i/d dt t抑制电路和充放电型抑制电路和充放电型抑制电路和充放电型抑制电路和充放电型RCDRCD缓冲电路及波形缓冲电路及波形缓冲电路及波形缓冲电路及波形a) a) 电路电路电路电路 b) b) 波形波形波形波形 缓冲电路缓冲电路缓冲电路缓冲电路图图图图9-14a9-14a给出的是一种缓冲电路给出的是一种缓冲电路给出的是一种缓冲电路给出的是一种缓冲电路和和和和d di i/d/dt t抑制电路的电路图。抑制电路的电路图。抑制电路的电路图。抑制电路的电路图。在无缓冲电路的情况下，在无缓冲电路的情况下，在无缓冲电路的情况下，在无缓冲电路的情况下，d di i/d/dt t很大，关断时很大，关断时很大，关断时很大，关断时d du u/d/dt t很大，并出现很大，并出现很大，并出现很大，并出现很高的过电压，如图很高的过电压，如图很高的过电压，如图很高的过电压，如图9-14b9-14b。在有缓冲电路的情况下在有缓冲电路的情况下在有缓冲电路的情况下在有缓冲电路的情况下V V开通时，开通时，开通时，开通时，C Cs s先通过先通过先通过先通过R Rs s向向向向V V放电，使放电，使放电，使放电，使i iC C先上一个台阶，先上一个台阶，先上一个台阶，先上一个台阶，以后因为以后因为以后因为以后因为L Li i的作用，的作用，的作用，的作用，i iC C的上的上的上的上升速度减慢。升速度减慢。升速度减慢。升速度减慢。V V关断时，负载电流通过关断时，负载电流通过关断时，负载电流通过关断时，负载电流通过VDVDs s向向向向C Cs s分流，减轻了分流，减轻了分流，减轻了分流，减轻了V V的负担，抑的负担，抑的负担，抑的负担，抑制了制了制了制了d du u/d/dt t和过电压。和过电压。和过电压。和过电压。因为关断时电路中（含布线）电感的能量要释放，所以还会因为关断时电路中（含布线）电感的能量要释放，所以还会因为关断时电路中（含布线）电感的能量要释放，所以还会因为关断时电路中（含布线）电感的能量要释放，所以还会出现一定的过电压。出现一定的过电压。出现一定的过电压。出现一定的过电压。b)tuCEiCOd idt抑制电路时无didt抑制电路时有有缓冲电路时无缓冲电路时uCEiC图图图图9-149-14d di/ i/d dt t抑制电路和充放电型抑制电路和充放电型抑制电路和充放电型抑制电路和充放电型RCDRCD缓冲电路及波形缓冲电路及波形缓冲电路及波形缓冲电路及波形a) a) 电路电路电路电路 b) b) 波形波形波形波形关断过程关断过程关断过程关断过程ADCB无缓冲电路有缓冲电路uCEiCO图图图图9-15 9-15 关断时的负载线关断时的负载线关断时的负载线关断时的负载线无缓冲电路时，无缓冲电路时，无缓冲电路时，无缓冲电路时，u uCECE迅速上升，负载线从迅速上升，负载线从迅速上升，负载线从迅速上升，负载线从A A移动到移动到移动到移动到B B，之后，之后，之后，之后i iC C才下降到漏电流的大小，负载线随之移动到才下降到漏电流的大小，负载线随之移动到才下降到漏电流的大小，负载线随之移动到才下降到漏电流的大小，负载线随之移动到C C。有缓冲电路时，由于有缓冲电路时，由于有缓冲电路时，由于有缓冲电路时，由于C Cs s的分流使的分流使的分流使的分流使i iC C在在在在u uCECE开始上升的同时就开始上升的同时就开始上升的同时就开始上升的同时就下降，因此负载线经过下降，因此负载线经过下降，因此负载线经过下降，因此负载线经过D D到达到达到达到达C C。 负载线在到达负载线在到达负载线在到达负载线在到达B B时很可能超时很可能超时很可能超时很可能超出安全区，使出安全区，使出安全区，使出安全区，使V V受到损坏，而受到损坏，而受到损坏，而受到损坏，而负载线负载线负载线负载线ADCADC是很安全的，且是很安全的，且是很安全的，且是很安全的，且损耗小。损耗小。损耗小。损耗小。图图图图9-16 9-16 另外两种常用的缓冲电路另外两种常用的缓冲电路另外两种常用的缓冲电路另外两种常用的缓冲电路a)RCa)RC吸收电路吸收电路吸收电路吸收电路b)b)放电阻止型放电阻止型放电阻止型放电阻止型RCDRCD吸收电路吸收电路吸收电路吸收电路 另外两种常用的缓冲电路形式另外两种常用的缓冲电路形式另外两种常用的缓冲电路形式另外两种常用的缓冲电路形式 RCRC缓冲电路缓冲电路缓冲电路缓冲电路主要用于小容量器件，而主要用于小容量器件，而主要用于小容量器件，而主要用于小容量器件，而放电阻止型放电阻止型放电阻止型放电阻止型RCDRCD缓冲缓冲缓冲缓冲电路电路电路电路用于中或大容量器件。用于中或大容量器件。用于中或大容量器件。用于中或大容量器件。 晶闸管在实际应用中一般只承受换相过电压，没有关断过晶闸管在实际应用中一般只承受换相过电压，没有关断过晶闸管在实际应用中一般只承受换相过电压，没有关断过晶闸管在实际应用中一般只承受换相过电压，没有关断过电压问题，关断时也没有较大的电压问题，关断时也没有较大的电压问题，关断时也没有较大的电压问题，关断时也没有较大的d du u/d/dt t，因此一般采用，因此一般采用，因此一般采用，因此一般采用RCRC吸收吸收吸收吸收电路即可。电路即可。电路即可。电路即可。9.1 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动9.2 电力电子器件的保护电力电子器件的保护9.3 电力电子器件的串联和并联使用电力电子器件的串联和并联使用 对较大型的电力电子装置，当单个电力电子器件的对较大型的电力电子装置，当单个电力电子器件的对较大型的电力电子装置，当单个电力电子器件的对较大型的电力电子装置，当单个电力电子器件的电压或电流定额不能满足要求时，往往需要电压或电流定额不能满足要求时，往往需要电压或电流定额不能满足要求时，往往需要电压或电流定额不能满足要求时，往往需要将电力电将电力电将电力电将电力电子器件串联或并联子器件串联或并联子器件串联或并联子器件串联或并联起来工作，或者起来工作，或者起来工作，或者起来工作，或者将电力电子装置串将电力电子装置串将电力电子装置串将电力电子装置串联或并联联或并联联或并联联或并联起来工作。起来工作。起来工作。起来工作。 晶闸管的串联晶闸管的串联晶闸管的串联晶闸管的串联 当晶闸管的当晶闸管的当晶闸管的当晶闸管的额定电压额定电压额定电压额定电压小于实际要求时，可以用两个以上同型小于实际要求时，可以用两个以上同型小于实际要求时，可以用两个以上同型小于实际要求时，可以用两个以上同型号器件相串联。号器件相串联。号器件相串联。号器件相串联。静态不均压问题静态不均压问题静态不均压问题静态不均压问题 由于器件静态特性不同而造成的均压问题。由于器件静态特性不同而造成的均压问题。由于器件静态特性不同而造成的均压问题。由于器件静态特性不同而造成的均压问题。为达到静态均压，首先应选用参数和特性尽量一致的器件，为达到静态均压，首先应选用参数和特性尽量一致的器件，为达到静态均压，首先应选用参数和特性尽量一致的器件，为达到静态均压，首先应选用参数和特性尽量一致的器件，此外可以此外可以此外可以此外可以采用电阻均压采用电阻均压采用电阻均压采用电阻均压。图图图图9-17 9-17 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Rp的阻值应比任的阻值应比任何一个器件阻断何一个器件阻断时的正、反向电时的正、反向电阻小得多阻小得多静态不均压问题静态不均压问题静态不均压问题静态不均压问题 由于器件静态特性不同而造成的均压问题。由于器件静态特性不同而造成的均压问题。由于器件静态特性不同而造成的均压问题。由于器件静态特性不同而造成的均压问题。为达到静态均压，首先应选用参数和特性尽量一致的器件，为达到静态均压，首先应选用参数和特性尽量一致的器件，为达到静态均压，首先应选用参数和特性尽量一致的器件，为达到静态均压，首先应选用参数和特性尽量一致的器件，此外可以此外可以此外可以此外可以采用电阻均压采用电阻均压采用电阻均压采用电阻均压。动态不均压问题动态不均压问题动态不均压问题动态不均压问题 由于器件动态参数和特性的差异由于器件动态参数和特性的差异由于器件动态参数和特性的差异由于器件动态参数和特性的差异造成的不均压问题。造成的不均压问题。造成的不均压问题。造成的不均压问题。为达到动态均压，同样首先应选为达到动态均压，同样首先应选为达到动态均压，同样首先应选为达到动态均压，同样首先应选择动态参数和特性尽量一致的器件，择动态参数和特性尽量一致的器件，择动态参数和特性尽量一致的器件，择动态参数和特性尽量一致的器件，另外还可以另外还可以另外还可以另外还可以用用用用RCRC并联支路作动态并联支路作动态并联支路作动态并联支路作动态均压均压均压均压；对于晶闸管来讲，采用门极；对于晶闸管来讲，采用门极；对于晶闸管来讲，采用门极；对于晶闸管来讲，采用门极强脉冲触发可以显著减小器件开通强脉冲触发可以显著减小器件开通强脉冲触发可以显著减小器件开通强脉冲触发可以显著减小器件开通时间上的差异。时间上的差异。时间上的差异。时间上的差异。 晶闸管的并联晶闸管的并联晶闸管的并联晶闸管的并联 大功率晶闸管装置中，常用多个器件并联来承担大功率晶闸管装置中，常用多个器件并联来承担大功率晶闸管装置中，常用多个器件并联来承担大功率晶闸管装置中，常用多个器件并联来承担较大的电流较大的电流较大的电流较大的电流。 晶闸管并联就会分别因晶闸管并联就会分别因晶闸管并联就会分别因晶闸管并联就会分别因静态静态静态静态和和和和动态动态动态动态特性参数的差特性参数的差特性参数的差特性参数的差异而存在电流分配不均匀的问题。异而存在电流分配不均匀的问题。异而存在电流分配不均匀的问题。异而存在电流分配不均匀的问题。 均流的首要措施是挑选特性参数尽量一致的器件，均流的首要措施是挑选特性参数尽量一致的器件，均流的首要措施是挑选特性参数尽量一致的器件，均流的首要措施是挑选特性参数尽量一致的器件，此外还可以采用此外还可以采用此外还可以采用此外还可以采用均流电抗器均流电抗器均流电抗器均流电抗器；同样，用门极强脉冲触；同样，用门极强脉冲触；同样，用门极强脉冲触；同样，用门极强脉冲触发也有助于动态均流。发也有助于动态均流。发也有助于动态均流。发也有助于动态均流。 当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串先串先串先串后并后并后并后并的方法联接。的方法联接。的方法联接。的方法联接。 电力电力电力电力MOSFETMOSFET的并联的并联的并联的并联 R Ronon具有具有具有具有正温度系数正温度系数正温度系数正温度系数，具有，具有，具有，具有电流自动均衡能力电流自动均衡能力电流自动均衡能力电流自动均衡能力，容易并联。，容易并联。，容易并联。，容易并联。 应选用应选用应选用应选用R Ronon、U UT T、G Gfs fs和输入电容和输入电容和输入电容和输入电容C Cississ尽量相近的器件并联。尽量相近的器件并联。尽量相近的器件并联。尽量相近的器件并联。 电路走线和布局应尽量对称。电路走线和布局应尽量对称。电路走线和布局应尽量对称。电路走线和布局应尽量对称。 可在源极电路中串入小电感可在源极电路中串入小电感可在源极电路中串入小电感可在源极电路中串入小电感, ,起到均流电抗器的作用。起到均流电抗器的作用。起到均流电抗器的作用。起到均流电抗器的作用。 IGBTIGBT的并联的并联的并联的并联 在在在在1/21/2或或或或1/31/3额定电流以下的区段，通态压降具有额定电流以下的区段，通态压降具有额定电流以下的区段，通态压降具有额定电流以下的区段，通态压降具有负温度系负温度系负温度系负温度系数数数数；在以上的区段则具有；在以上的区段则具有；在以上的区段则具有；在以上的区段则具有正温度系数正温度系数正温度系数正温度系数；也具有一定的；也具有一定的；也具有一定的；也具有一定的电流自电流自电流自电流自动均衡能力动均衡能力动均衡能力动均衡能力，易于并联使用。，易于并联使用。，易于并联使用。，易于并联使用。 在器件参数和特性选择、电路布局和走线、散热条件等方在器件参数和特性选择、电路布局和走线、散热条件等方在器件参数和特性选择、电路布局和走线、散热条件等方在器件参数和特性选择、电路布局和走线、散热条件等方面也应尽量一致。面也应尽量一致。面也应尽量一致。面也应尽量一致。