§7.6電力電子器件的驅動7.6.1驅動電路概述驅動電路的作用：將控制信號轉換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開通和關斷的信號。是電力電子主電路與控制電路之間的接口。驅動電路需要提供控制電路與主電路之間的電氣隔離。一般采用光隔離或磁隔離。磁隔離一般采用脈沖變壓器。當脈沖較寬時，為避免鐵心飽和，常采用高頻調制和解調的方法。光隔離一般采用光電耦合器。光耦的三種類型：普通型、高速型和高傳輸比型。普通型光耦的輸出特性和晶體管相似，只是其電流傳輸比IC/ID比晶體管的電流放大倍數小得多，一般只有0.1~0.3。高傳輸比光耦的IC/ID要大得多。普通型的響應時間約為10s左右。高速光耦的光敏二極管流過的是反向電流，其響應時間小于1.5s。圖7-15光耦合器的類型及接法a)普通型b)高速型c)高傳輸比型7.6.2晶閘管的觸發驅動電路

當開關管V1、V2導通時，電源電壓E2幾乎全部施加在脈沖變壓器的原邊繞組上（R2為限流電阻，一般取值很小），通過脈沖變壓器磁耦合作用，在副邊產生電壓上正下負，經VD2和R4（限流）作用于晶閘管的門極和陰極之間輸出觸發脈沖。當V2關斷時，原邊電流急劇減小，其di/dt<0，由楞次定律決定其原邊產生下正上負的自感反電勢，致使VD1導通，對原邊電流形成續流通路。同時在副邊也產生下負上正的電壓，由于VD2反偏，副邊形不成電流通路。VD3的存在使此時輸出給門極G與陰極K之間的電壓近似為零。VD3還具有防止負脈沖和其它干擾信號影響SCR工作的效果。若VD1和R3支路斷開，在V2關斷時會在原邊形成很高的自感反電勢，導致V2過壓擊穿。VD1和R3續流支路可以使V2在關斷瞬間的集電極電位大為降低，并且R3越小，則此電壓越低。脈沖變壓器難以傳遞寬脈沖。在V2管導通期間，原邊電壓u1≈E2，勵磁電流i0將按照Ldi0/dt=u1所決定的電流變化率增加（L為變壓器勵磁電感）。由于V2管持續導通時間過長，i0會變得很大，從而將導致鐵芯磁通飽和，副邊的感應電壓u2，根據u2=N2d/dt，將難以達到寬脈沖傳輸的要求。磁芯的截面積越小，越容易形成磁通飽和，則副邊所得到的u2電壓脈沖越窄。通常采用對輸入寬脈沖信號進行高頻調制的脈沖列觸發方式。按一定占空比進行高頻調制。在每一個窄脈沖高電平期間，V2管導通，勵磁電流的上升率為正，i0近直線上升。在V2管關斷時，原邊反電勢作用使u1為負壓，由VD1和R3支路為i0提供續流通路，其變化率為負值，i0開始下降，其下降速度決定于負壓的大小。該負壓由i0在R3上的壓降提供（也可以用穩壓管來代替R3）。i0的下降速度應保證在下一個窄脈沖到來之前，i0下降到零，從而使鐵芯磁通減小到零，稱作磁通復位。

圖7-17常見的晶閘管觸發驅動電路V1V2..GK若R3較小，u1值較小，對降低V2管所承受的電壓有利，但會使i0的下降速度變慢。若占空比較大，會導致磁通不能復位到零，經過若干個窄脈沖作用之后，就會越積累越大，逐漸飽和，副邊電壓u1及SCR觸發脈沖列的幅度會逐漸變小。R3的取值應該合理地選擇，取值過大對磁通加快復位有利，但對V2管的耐壓要求提高。實際上VD1和R3就是為了V1、V2管由導通變為截止時脈沖變壓器釋放儲能而設置的。7.6.3全控型器件的驅動電流驅動型器件的驅動電路GTO的驅動：通常包括開通驅動電路、關斷驅動電路和門極反偏電路三部分。可分為脈沖變壓器耦合式和直接耦合式兩種類型。典型的直接耦合式GTO驅動電路：高頻變壓器原邊接50kHz方波，副邊采用快恢復二極管整流提供三組直流電源：+5V；+15V；-15V。VD2、VD3、C2、C3構成倍壓整流電路提供+15V電源。場效應管V1開通時，輸出+15V強脈沖；V2開通時輸出正脈沖平頂部分；V2關斷而V3開通時輸出負脈沖；V3關斷后通過電阻R3和R4分壓提供門極負偏壓。圖7-20典型的直接耦合式GTO驅動電路+15V+5V-15V恒流驅動：驅動電流的穩態值由電源電壓E、R4和R5決定，保證提供足夠大的基極電流，在負載電流最大時V仍能飽和導通。該電路所能提供的最大驅動電流是恒定的，不隨集電極電流變化。圖7-22GTR的一種驅動電路關斷驅動電路：由C2、V6、VS、VD4和R5構成。V導通時C2所充電壓極性為左正右負。V5截止、V6導通時，C2先通過V6、V的發射結和VD4放電，使V截止后，穩壓管VS取代V的發射結使C2繼續放電。VS上的電壓使V的發射結反偏，同時VS也兼有對V的發射結的保護作用。另外C2還通過R5放電。可見C2除在開通過程中起加速電容作用外，還在關斷過程中起儲能電容作用（開通時充電儲能，關斷時釋放之）。雙電源驅動：采用正負兩組電源，正電源提供正向開通驅動電流，負電源提供關斷時的負驅動電流和負偏壓。（抽取基區載流子，加速關斷）。單電源驅動時，C2在關斷過程中起著負電源的作用。利用電容儲能而未用專門的負電源。VD4提供負向電流通路。

圖7-23采用雙電源的GTR驅動R1R2V1V2

圖7-24電力MOSFET的一種驅動電路IGBT的驅動：現多采用專用的混合集成驅動器。比如三菱公司的M579系列厚膜驅動片（如M57962L和M57959L），電源一般為+15V和-10V。M57962L的OC保護原理：1腳經高壓快恢復二極管檢測主開關管的集電極電位，一旦電流過大，反應最快的是集電極電位的升高（導通壓降增大）。內設邏輯判斷環節在輸入光耦導通時，若檢測到1腳電位為高電平，則迅速將輸出關斷，同時將8腳（故障指示）電位拉低，使外部配接的光耦導通，經隔離將故障信號傳遞給外部的微處理器或其它控制邏輯電路，以便能在數毫秒之內切斷13腳輸入控制信號（即在過電流時的快速響應和慢速關斷）。1腳配接的30V穩壓管具有防止高壓串入，保護驅動片的作用。在柵射極之間的兩只反向串聯穩壓管起雙向箝位保護作用。

思考：7-5，6圖7-25M57962L型IGBT驅動器的原理和接線圖

RC吸收：在變壓器閥側并聯阻容，可以把變壓器鐵芯、漏抗及分布電容釋放出來的能量轉化為電容器場能儲存起來。電容端壓不能突變，串聯電阻使能量轉化過程中消耗掉一部分，并抑制LC回路振蕩。壓敏電阻、雪崩二極管等亦可取代RC吸收。整流式阻容吸收：三相時體積小，尖峰電壓能量被吸收至電解電容并消耗于電阻上。

7.7.2過電流保護

過流保護方式：快熔、直流快速斷路器或過流繼電器；電子電路保護：1）對電動機起動的沖擊電流或過載等變化較慢的過電流可以利用控制系統本身調節器對電機電流進行限制；2）設置專門的過電流保護電子電路，利用電流互感器、霍爾電流傳感器或取樣電阻來檢測電流，當電流超過一定門限時，驅使網側斷路器分斷，或通過電子保護電路去控制觸發電路、驅動電路或直接關斷主電路器件。還常采用專門的電子熱保護實現過載保護。

Cs的三作用：減緩du