功率场效应管的驱动

《电力电子技术 》 年第 期 蒸 功率场效应管的驱动 机械 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院 高满如 功率 器件因具有所需驱动功率小 、 并关速度快等优点 , 在各个领域中已得到 了广 泛的应用 。而如何设计一个合理的驱动电路 , 则 是一个非常重要的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 本文就变频调速中使 用的功率 器件的驱动电路做一些探讨 。 功率 器件驱动上的特点 一 功率 器件是一种电压控制器件 , 只 要在 一 加上相应的电压 , 其 一 间就会流过 一定的电流 , 因此有人认为功率 管的驱 动控制就是如何控制 一 间的电压 。 但从等效 电路来看 , 功率 器件的 一 间有一个 电 容 , , 因此应该说控制 , 上的电压即控制了 一 间的电压 , 从而控制 一 间的电流 。 。 一般功率 器件的 , 只有几千 , 只 要有一个很小的电流即可使 , 上的电压达到 使器件导通的数值 。 因此 , 功率 器件的驱 动功率可以很小 。 另外 , 功率 器件的输入 阻抗为无穷大 , 当 , 充电完成后将其充电回路 断开 , 即可实现电压的自保持 。 功率 器件没有 固有的延迟时 间 , 但 由于栅极电容 的存在 , 在开通时必然有一个 电容充电的过程 , 即 。, 有一个上升过程 , 因此 器件就有一个开通的过程 。 这个开通过程必然 要受到充电过程的影响 。 交流变频调速装置中功率 器件的工作特点 交流变频调速装置中功率 器件是作 为功率开关器件使用的 。 三相电路中六只 组 功率 器件的接线如图 所示 。 按照一定 的方式和开关频率开关六 只功率 器件 , 即可在 、 、 三点得到频率可调的三相交流 电压 。 从图 可看出 , 在三条支路中 , 和 ‘ 、 和 。、 和 是不能同时导通的 。 因此 , 对驱动电路提出了严格的要求 保证功率 器件的开通时间和关断时间 保证器件开通关 断的可靠性 。 为避免桥臂直通 , 一般要求控制信 号有一个无效零时间 见图 中的 。 , 以确保 上 、 下换流的两只元件不同时导通 。这个无效零 时间又不能太长 , 长了会造成变频器输出电压 谐波成分增加 但又不能太短 , 否则起不到应起 的作用 。 多长合适 , 取决于功率器件的开通 、关 断时间 , 实质上取决于驱动电路 。不同的驱动电 路导致器件开通 、 关断时间的不同 , 因此就应有 不同的无效零时间 。 习三、 本 三、 本 」 」 、 卜 平 」 从平 」 岁 图 器件的等效电路 图 功率 器 汗的三相主电路 驱动电路 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 光电根合器对器件开通 、 关断时间的影响 一般驱动电路都采用光电锅合器作强 、 弱 电的隔离器件 。 如何正确使用光电藕合器 , 对驱 动电路的输 出会产生很大的影响 。 驱动电路如 《电力电子技术 》 年第 期 · 图 所示 。 电路中的光电藕合器为 , 标 称上 升 、 下降时 间其典型值 为 拌 , 最大值 为 险 这 比功率 器件本身的开溥 、关断时 间大一个数量级 。选择不同的电路参数时 , 驱动 电路上升 、下降时间也就不同 。 如图 电路中 取 天、一 。 七 三盯加 、 尺 ,户冬 。、 尺 。 时 , 输 出 电压 的上升时 间为 拼 、 下降时 间为 拌 , 见 图 所 示 。 如 取 , 二 、 , 二 、 一 、 “ 时 , 输出电压 的 上升时间为 娜 、下降时间为 拌 , 见图 所 示 。 , 仁仁或或 图 驱动信号及驱动电路 影响功率器件的开通 、关断时间 。 无效零时间 。 的确定 无效零时间是否越长越好 , 越长越可靠 这 并不一定 。 对于功率器件 , 其真正关断取决于驱 动电路的下降时间 。 当 , 小于闭值电压时 , 功 率 器件就 已进入关断状态 , 只要保证此 期间内不再开通同一桥臂的另一 只 器件 就不会造成直通 。也就是说 , 无效零时间的长短 与驱动电路的下降时间有关 , 只要无效零时间 大于驱动电路的下降时间 , 就可从控制上保证 不造成直通 。 驱动电路上升 、下降时间对桥臂直通的影 响 试验电路如图 所示 。 其驱动电路如图 所示 , 元件参数与图 所示的波形相对应 。 在 、 两点用示波器观测到的电流波形如图 所 示 。 其峰值电流为 。 , 这相 当于试验电路中两只功率 器件直通时的 电 流 , 电 路 中 使 用 的 功率 器 件 为 , 其通态 电阻 。 , 则 。 ’ 止八 幸 尸 七扫。厂 十于、丫戈 图 驱动电路参数对上升 、 下降时间的影响 洲洲一 士士士士士、习 、 口口口口 由此可看 出 , 不 同的电路参数使驱动 电路 具有不同的上升 、下降时间 , 这是因光电藕合器 本身具有一定的传输 比 , 当二极管侧流过一定 的电流 。 时 , 三极管侧就产生一个与之对应的 电流 , 它在 上产生压降使 , , 管导通 , 并向 。, 充电 。 。 增长的速度不一样 , 上电压变化 的速度也就不一样 , 进而影响 的饱和速度 , 也就影响到向 。, 充电电流的大小和 , 上 电压 的增长速度 , 最终影响到功率 器件的开 通时间 。 由于 , 饱和深度不同 , 退出饱和所需 时间就不一样 , 从而影响到关断速度 。 因此可以 说 , 光电藕合器电路中选用不同的电路参数会 图 试验电路 ‘‘ 图 、 两点间观测的电流波形 在实际控制程序中已加入了 娜 的无效 功率场效应管的驱动 零时间 , 它大于驱动电路的下降时间 , 从道理上 讲应不造成直通 , 那该电流是如何产生的呢 从 图 所示的驱动波形与功率 器件的通断 波形可以看出 , , 的驱动电路电压 已为零 , 但 叭、、却仍然为零 。 在这种情况下将 开通 , 必 然会造成直通 。对应图 所示的电路 , 处于通 态 、 处于断态时 , 上的电压近似等于电源 电压 , 上的电压近似为零 。 , 关断后 , 由于 无放电回路 , 使 点电压近似为电源电压不 变 , , 处于通态 。 当无效零时间过后 , ‘ 导通 为 提供放 电回路 , 点电位为零 , , 充电 , 环、 上升 , , 此时 “ 关断 ” 。 这是否可以说是吸 收 电路造成的“ 直通 ” 但去掉吸收 回路之后 , 、、的波形仍与图 相同 。 这是由于功率 器件的 一 间一电容 所致 。 当 , 导通 、 ‘ 关断时 , 管的 充电 , 点近似 为电源电 压 当 , 关断后 , “ 无放电回路使 ‘、、仍然为 零 。 当 导通时 , 管的 瞬时充电 , 造成 一 “ 直通 ”电流 , 而此直通 电流的大小与 管 的导通龟阻有关 , 而器件的导通 电阻与 凡有 关 。 因此应该说造成这种“ 直通 ”的根本原因是 在驱动电路 。 如果适当控制 的增长速度 , 进 而控制导通 电阻的变化 , 使换流起始时 , 的 充电电流得到限制 , 就可以有效地限制这种“ 直 通 ” 。 这对于有吸收回路的功率 器件也是 如此 。 图 是使用与图 波形相对应的驱动电 路参数在图 所示的试验电路中 、 两点测得 的电流波形 , 此时的电流峰值为 , 正好 与吸收回路的充电电流近似相等 。 同样可能造成器件的永久性损坏或保护装置误 动作 , 因此必须有效地加以限制 。 八 琳八 法入尹代一弋代聆妇协户叶 图 、 两点间测得的电流波形 上升 、下降时间的配合与调整 从上面的分析可知 , 上升 、下降时间是很重 要 的 , 但又 存在着一定的矛盾 。 从防止“ 直通 ” 讲 , 希望上升时间长一点 从缩短无效零时间 、 降低系统谐波讲 , 希望下降时间短一点 。但在图 所示的驱动电路中 , 通过调节电路参数改变 上升 、下降时间是很不方便的 , 而且不同的光祸 和功率 器件的 , 都会影响上升 、 下降时 间 。 因此我们通过外部电路加以解决 , 在图 所 示电路的驱动输出处串联一个电阻 , 可以增大 充电时间常数 , 增长上升时间且此电阻也使下 降时间延长 。 在电阻 上并联一个二极管 。 , 放电时电阻与二极管并联可减小放电时间常 数 , 保证较短的下降时间 。 按此原理设计的驱动 电路在所研制的交流调速实验装置中使用 , 取 得了较为满意的效果 。 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯口口、刁刁刁刁口 ,,,,, 图 驱动波形及 白 器件的通断波形 按止述分析 , 这种“ 直通 ”并不是上 、 下桥臂 间的真正直通 , 但其峰值电流已接近直通 电流 , 图 改进后的驱动电路 结 论 通过对交流变频调速装置中驱动电路的分 析 , 可得如下结论 ①功率 器件的驱动电路其上升时间 和下降时间受光电祸合器传输特性的影响 , 其 开关频率不能做得太高 。 ②上升时间影响换流时电流的大小 , 下降 时间影响无效零时间的长短 。 《电力电子技术 》 年第 期 · ③换流时的“ 直通 ”现象影响上升时间的减 小 , 也影响了变频调速系统调制频率的提高 , 因 此有必要对功率 器件及驱动电路作进一 步的研究 。 参 考 文 献 刘宗富 , 许广锡 , 陈报生等 现代电力 电子器件与 交流传动 夭津 中国自动化学会电气自动化专业委员 会出版 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 浅谈大功率晶体管变流器的保护问题 西安石油学院 李 宏 引 言 半导体电力电子器件的工艺及电力电子装 置技术的发展 , 每年都有成千上 万 只大功率 用于装置中的直流调速 、 交流调速 、 变流器 、变频 电源等系统以取代原有的晶 闸管 。然而由于晶体管是电流控制器件 , 它自身 存在二次击穿等问题 , 所以它的应用 、驱动及保 护技术远比晶闸管复杂 , 它的安全工作区 、 承受 过压过流的能力远不及晶闸管强 。 晶体管应用 的关键是驱动电路的合理设计及灵敏 、 快速的 保护问题 。 本文就笔者几年来应用大功率晶体 管的体会 , 谈谈大功率晶体管变流器的保护间 题 。 常见故障 由于 承受过流 、 过压的能力远不 及 晶闸管 , 所以若使用不当 , 晶体管变流器会出现 下述故障 ①集电极因承受尖峰脉冲电压而发 生过压击穿 ②短时严重过载 , 驱动电路不能保 证被驱动 运行于饱和状态而发生退出饱 和区的二次击穿 ③晶体管逆变器 中同桥臂两 晶体管因通断间缺乏足够的延时及互锁而发生 直通 ①晶体管逆变器运行中发生负载相间短 路 ⑤大功率晶体管逆变器 因输出相对地短路 而发生烧坏模块内并联的续流二极管 ⑥电网 掉电引起 同桥臂两晶体管同时导通 ⑦驱动电 路电源 电压不足 使晶体管退饱和或不能关断 等 。 常见故障保护 过压 、欠压保护 受半导体 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 科学及制造工艺等因素的影 飞口 响 , 商品化大功率晶体管模块的集一射极耐压一 般 , 考虑到价格因素 , 一般在电网电压 为 的晶体管变流设备 中多选用耐压 为 的晶体管模块 , 由于我国电网 电压稳压 性较 差 , 在 重 负荷 时线 电压 通常 即 一 , 而在用电低谷期线电压经常 , 甚 至高达 。如此大的变化范围导致晶体管变 流设备中直流母线电压常超过 一 范 围 , 考虑 到 电路 中因 电感的存在 , 感 应 电压 在直流母线上叠加 , 若不采取措施就会 使晶体管损坏 。 几年来经在实际系统中的应用 证明 , 图 所示的过压 、欠压保护电路具有较理 想的保护效果 。 其工作原理如下 正常运行时 , 来 自主电路取样电阻上的分 压值高于 比较器 同相端设定的欠压整定值 而低于 比较器 , 反相端设定的过压整定值 , 故 、 均输出低电平 , 过压 、 欠压指示灯不 亮 , 晶体管 , 不导通 , 主回路的继 电器 不 动作 。 一但发生过压 , 则 , 输出高电王并旦 锁 , 、 一 导通 、 动作 , 分断主 电路 , 同时过压指 示灯亮 。 反之若发生电网欠压 , 则比较器 输 出高 电平并 自锁 , 晶体管 导通 , 继 电器 动作 , 分断主 电路 , 同时欠压指示灯 亮 , 给 出欠压指示 。 图中时基电路 用来防止欠压