8.1 电力电子器件的驱动电路

电力电子器件的驱动电路使电力电子器件工作在较理想的开关状态，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。1.电力电子器件驱动电路概述主电路与控制电路之间的接口驱动电路

1.电力电子器件驱动电路概述驱动电路的基本任务按控制目标的要求施加开通或关断的信号。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，一般采用光隔离或磁隔离。图9-1光耦合器的类型及接法a)普通型b)高速型c)高传输比型1.电力电子器件驱动电路概述光隔离一般采用光耦合器磁隔离的元件通常是脉冲变压器按照驱动信号的性质分，可分为电流驱动型和电压驱动型。驱动电路具体形式可为分立元件的，但目前的趋势是采用专用集成驱动电路。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成电路。1.电力电子器件驱动电路概述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。分类tIIMt1t2t3t4图9-2理想的晶闸管触发脉冲电流波形t1~t2

脉冲前沿上升时间（<1

s）t1~t3

强脉宽度IM

强脉冲幅值（3IGT~5IGT）t1~t4

脉冲宽度I

脉冲平顶幅值（1.5IGT~2IGT）2.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门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通。tIIMt1t2t3t4图9-2理想的晶闸管触发脉冲电流波形t1~t2

脉冲前沿上升时间（<1

s）t1~t3

强脉宽度IM

强脉冲幅值（3IGT~5IGT）t1~t4

脉冲宽度I

脉冲平顶幅值（1.5IGT~2IGT）晶闸管的触发电路满足要求脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通。触发脉冲应有足够的幅度。不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区域之内。有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。V1、V2构成脉冲放大环节。脉冲变压器TM和附属电路构成脉冲输出环节。2.晶闸管的触发电路常见的晶闸管触发电路图9-3常见的晶闸管触发电路V1、V2导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出触发脉冲。GTO的开通控制与普通晶闸管相似。GTO关断控制需施加负门极电流。图9-4推荐的GTO门极电压电流波形OttOuGiG正的门极电流5V的负偏压3.典型全控型器件的驱动电路电流驱动型器件的驱动电路(1)GTO脉冲变压器耦合式直接耦合式开通驱动电路关断驱动电路门极反偏电路GTO驱动电路开通驱动电流应使GTR处于准饱和导通状态，使之不进入放大区和深饱和区。关断GTR时，施加一定的负基极电流有利于减小关断时间和关断损耗。关断后同样应在基射极之间施加一定幅值（6V左右）的负偏压。tOib

图9-6理想的GTR基极驱动电流波形3.典型全控型器件的驱动电路(2)GTR电力MOSFET和IGBT是电压驱动型器件。为快速建立驱动电压，要求驱动电路输出电阻小。使MOSFET开通的驱动电压一般10~15V，使IGBT开通的驱动电压一般15~20V。关断时施加一定幅值的负驱动电压（一般取-5~-15V）有利于减小关断时间和关断损耗。在栅极串入一只低值电阻可以减小寄生振荡。3.典型全控型器件的驱动电路电压驱动型器件的驱动电路电气隔离和晶体管放大电路两部分。图9-8电力MOSFET的一种驱动电路专为驱动电力MOSFET而设计的混合集成电路有三菱公司的M57918L，输出最大脉冲电流为+2A和-3A，输出驱动电压+15V和-10V。电力MOSFET驱动电路常用的有三菱公司的M579系列（如M57962L和M57959L）和富士公司的EXB系列（如EXB840、EXB841、EXB850和EXB851）。

多采用专用的混合集成驱动器。图9-9

M57962L型IGBT驱动器的原理和接线图IGBT的驱动氮化镓场效应晶体管（GaNFET）和碳化硅场效应晶体管（SiCFET）是目前两类典型的基于宽禁带材料的全控型器件，均属于电压驱动型器件。宽禁带器件开关速度更快，需要选用速度更快、延时更小的驱动电路。同时由于其栅极对电压噪声更加敏感，对驱动电压噪声的控制要求则比硅基器件更加严格。原因为：4.典型宽禁带器件的驱动电路其栅极电压的安全裕量更小，容易出现栅极电压击穿的问题；其阈值电压低，容易出现器件误开通的问题。熊金恒，1999年出生于安徽阜阳，2021年大学毕业后，响应国家“双碳”号召，毅然前往青海格尔木，投身光伏电站运维工作。面对海拔近3000米的荒漠与恶劣环境，熊金恒从最基础的零支路电流消缺学起，迅速适应并成长为技术能手，展现了99后青年的责任与担当。熊金恒每天在690MW电站穿梭，记录组件热斑、逆变器异响和支架松动等情况，积累了丰富的运维经验。日常巡检凭借“多看一步、多想一招”的精神，他仅用两个月就熟记两千台设备的位置与参数，独立完成日常巡检和故障研判。快速成长从一名大学生成长为光伏能手，熊