变频器原理及应用.ppt

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1、变频器工作原理及其应用变频器工作原理及其应用【学习目标学习目标学习目标学习目标】了解变频器的发展和应用。了解变频器的发展和应用。了解变频器的发展和应用。了解变频器的发展和应用。掌握变频器的基本工作原理。掌握变频器的基本工作原理。掌握变频器的基本工作原理。掌握变频器的基本工作原理。初步熟悉变频器的参数设置。初步熟悉变频器的参数设置。初步熟悉变频器的参数设置。初步熟悉变频器的参数设置。掌握掌握掌握掌握IGBTIGBTIGBTIGBT器件的基本原理及常用的驱动保护电路的原理。器件的基本原理及常用的驱动保护电路的原理。器件的基本原理及常用的驱动保护电路的原理。器件的基本原理及常用的驱动保护电路的原理。

2、掌握脉宽调制（掌握脉宽调制（掌握脉宽调制（掌握脉宽调制（PWMPWMPWMPWM）型逆变电路工作原理。型逆变电路工作原理。型逆变电路工作原理。型逆变电路工作原理。【课题描述课题描述】变频器是一种静止的频率变换器，可将电网电源的变频器是一种静止的频率变换器，可将电网电源的变频器是一种静止的频率变换器，可将电网电源的变频器是一种静止的频率变换器，可将电网电源的50505050HzHzHzHz频率交流频率交流频率交流频率交流电变成频率可调的交流电，作为电动机的电源装置，目前在国内电变成频率可调的交流电，作为电动机的电源装置，目前在国内电变成频率可调的交流电，作为电动机的电源装置，目前在国内电变成频率

3、可调的交流电，作为电动机的电源装置，目前在国内外使用广泛。使用变频器可以节能、提高产品质量和劳动生产率外使用广泛。使用变频器可以节能、提高产品质量和劳动生产率外使用广泛。使用变频器可以节能、提高产品质量和劳动生产率外使用广泛。使用变频器可以节能、提高产品质量和劳动生产率等。等。等。等。具体介绍与变频器相关的知识具体介绍与变频器相关的知识具体介绍与变频器相关的知识具体介绍与变频器相关的知识：变频器的基本原理、变频器常用：变频器的基本原理、变频器常用：变频器的基本原理、变频器常用：变频器的基本原理、变频器常用开关器件（开关器件（开关器件（开关器件（IGBTIGBTIGBTIGBT）、）、）、）、脉

4、宽调制（脉宽调制（脉宽调制（脉宽调制（PWMPWMPWMPWM）型逆变电路、变频调速的特型逆变电路、变频调速的特型逆变电路、变频调速的特型逆变电路、变频调速的特点以及变频器的应用。点以及变频器的应用。点以及变频器的应用。点以及变频器的应用。SIEMENS MICROMASTER 420 SIEMENS MICROMASTER 420 SIEMENS MICROMASTER 420 SIEMENS MICROMASTER 420 通用变频器通用变频器通用变频器通用变频器【相关知识点相关知识点相关知识点相关知识点】一、变频器的基本原理一、变频器的基本原理一、变频器的基本原理一、变频器的基本原理1

5、1 1 1变频器组成原理变频器组成原理变频器组成原理变频器组成原理（1 1 1 1）变频器的基本结构）变频器的基本结构）变频器的基本结构）变频器的基本结构调速用变频器构成：调速用变频器构成：调速用变频器构成：调速用变频器构成：主电路主电路主电路主电路 控制电路控制电路控制电路控制电路 保护电路保护电路保护电路保护电路 典型的电压控制型通用变频器的原理框图。典型的电压控制型通用变频器的原理框图。典型的电压控制型通用变频器的原理框图。典型的电压控制型通用变频器的原理框图。（2 2 2 2）变频器主电路工作原理）变频器主电路工作原理）变频器主电路工作原理）变频器主电路工作原理变压变频（变压变频（变压

6、变频（变压变频（VVVFVVVFVVVFVVVF：Variable Voltage FrequencyVariable Voltage FrequencyVariable Voltage FrequencyVariable Voltage Frequency）装置结装置结装置结装置结构框图构框图构框图构框图按照不同的控制方式，交直交变频器可分成按照不同的控制方式，交直交变频器可分成按照不同的控制方式，交直交变频器可分成按照不同的控制方式，交直交变频器可分成以下三种方式：以下三种方式：以下三种方式：以下三种方式：采用可控整流器调压、逆变器调频的控制方式，采用可控整流器调压、逆变器调频的控制方式，

7、采用可控整流器调压、逆变器调频的控制方式，采用可控整流器调压、逆变器调频的控制方式，其结构框图。其结构框图。其结构框图。其结构框图。可控整流器调压、逆变器调频的控制方式的特点：可控整流器调压、逆变器调频的控制方式的特点：可控整流器调压、逆变器调频的控制方式的特点：可控整流器调压、逆变器调频的控制方式的特点：在这种装置中，调压和调频在两个环节上分别进行，在在这种装置中，调压和调频在两个环节上分别进行，在在这种装置中，调压和调频在两个环节上分别进行，在在这种装置中，调压和调频在两个环节上分别进行，在控制电路上协调配合，结构简单，控制方便。但是，由控制电路上协调配合，结构简单，控制方便。但是，由控制

8、电路上协调配合，结构简单，控制方便。但是，由控制电路上协调配合，结构简单，控制方便。但是，由于输入环节采用晶闸管可控整流器，当电压调得较低时，于输入环节采用晶闸管可控整流器，当电压调得较低时，于输入环节采用晶闸管可控整流器，当电压调得较低时，于输入环节采用晶闸管可控整流器，当电压调得较低时，电网端功率因数较低。而输出环节多用由晶闸管组成多电网端功率因数较低。而输出环节多用由晶闸管组成多电网端功率因数较低。而输出环节多用由晶闸管组成多电网端功率因数较低。而输出环节多用由晶闸管组成多拍逆变器，每周换相六次，输出的谐波较大，因此这类拍逆变器，每周换相六次，输出的谐波较大，因此这类拍逆变器，每周换相六

9、次，输出的谐波较大，因此这类拍逆变器，每周换相六次，输出的谐波较大，因此这类控制方式现在用的较少。控制方式现在用的较少。控制方式现在用的较少。控制方式现在用的较少。采用不控整流器整流、斩波器调压、再用逆变器采用不控整流器整流、斩波器调压、再用逆变器采用不控整流器整流、斩波器调压、再用逆变器采用不控整流器整流、斩波器调压、再用逆变器调频的控制方式，其结构框图。调频的控制方式，其结构框图。调频的控制方式，其结构框图。调频的控制方式，其结构框图。不控整流器整流、斩波器调压、再用逆变器调频的控制不控整流器整流、斩波器调压、再用逆变器调频的控制不控整流器整流、斩波器调压、再用逆变器调频的控制不控整流器整

10、流、斩波器调压、再用逆变器调频的控制方式的特点：方式的特点：方式的特点：方式的特点：整流环节采用二极管不控整流器，只整流不调压，再单整流环节采用二极管不控整流器，只整流不调压，再单整流环节采用二极管不控整流器，只整流不调压，再单整流环节采用二极管不控整流器，只整流不调压，再单独设置斩波器，用脉宽调压，这种方法克服功率因数较独设置斩波器，用脉宽调压，这种方法克服功率因数较独设置斩波器，用脉宽调压，这种方法克服功率因数较独设置斩波器，用脉宽调压，这种方法克服功率因数较低的缺点；但输出逆变环节未变，仍有谐波较大的缺点。低的缺点；但输出逆变环节未变，仍有谐波较大的缺点。低的缺点；但输出逆变环节未变，仍

11、有谐波较大的缺点。低的缺点；但输出逆变环节未变，仍有谐波较大的缺点。采用不控制整流器整流、脉宽调制（采用不控制整流器整流、脉宽调制（采用不控制整流器整流、脉宽调制（采用不控制整流器整流、脉宽调制（PWMPWMPWMPWM）逆变器逆变器逆变器逆变器同时调压调频的控制方式，其结构框图。同时调压调频的控制方式，其结构框图。同时调压调频的控制方式，其结构框图。同时调压调频的控制方式，其结构框图。不控制整流器整流、脉宽调制（不控制整流器整流、脉宽调制（不控制整流器整流、脉宽调制（不控制整流器整流、脉宽调制（PWMPWMPWMPWM）逆变器同时调压调逆变器同时调压调逆变器同时调压调逆变器同时调压调频的控制

12、方式的特点：频的控制方式的特点：频的控制方式的特点：频的控制方式的特点：在这类装置中，用不控整流，则输入功率因数不变；用在这类装置中，用不控整流，则输入功率因数不变；用在这类装置中，用不控整流，则输入功率因数不变；用在这类装置中，用不控整流，则输入功率因数不变；用（PWMPWMPWMPWM）逆变，则输出谐波可以减小。逆变，则输出谐波可以减小。逆变，则输出谐波可以减小。逆变，则输出谐波可以减小。PWMPWMPWMPWM逆变器需要全控逆变器需要全控逆变器需要全控逆变器需要全控型电力半导体器件，其输出谐波减少的程度取决于型电力半导体器件，其输出谐波减少的程度取决于型电力半导体器件，其输出谐波减少的程

13、度取决于型电力半导体器件，其输出谐波减少的程度取决于PWMPWMPWMPWM的开的开的开的开关频率，而开关频率则受器件开关时间的限制。采用绝缘关频率，而开关频率则受器件开关时间的限制。采用绝缘关频率，而开关频率则受器件开关时间的限制。采用绝缘关频率，而开关频率则受器件开关时间的限制。采用绝缘双极型晶体管双极型晶体管双极型晶体管双极型晶体管IGBTIGBTIGBTIGBT时，开关频率可达时，开关频率可达时，开关频率可达时，开关频率可达10101010kHzkHzkHzkHz以上，输出波形以上，输出波形以上，输出波形以上，输出波形已经非常逼近正弦波，因而又称为已经非常逼近正弦波，因而又称为已经非常

14、逼近正弦波，因而又称为已经非常逼近正弦波，因而又称为SPWMSPWMSPWMSPWM逆变器，成为当前逆变器，成为当前逆变器，成为当前逆变器，成为当前最有发展前途的一种装置形式。最有发展前途的一种装置形式。最有发展前途的一种装置形式。最有发展前途的一种装置形式。电压型变频器结构框图：电压型变频器结构框图：电压型变频器：电压型变频器：电压型变频器：电压型变频器：在交直交变频器中，当中间直流环节采用大电容滤在交直交变频器中，当中间直流环节采用大电容滤在交直交变频器中，当中间直流环节采用大电容滤在交直交变频器中，当中间直流环节采用大电容滤波时，直流电压波形比较平直，在理想情况下是一个内波时，直流电压波

15、形比较平直，在理想情况下是一个内波时，直流电压波形比较平直，在理想情况下是一个内波时，直流电压波形比较平直，在理想情况下是一个内阻抗为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波，阻抗为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波，阻抗为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波，阻抗为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波，这类变频器叫做电压型变频器这类变频器叫做电压型变频器这类变频器叫做电压型变频器这类变频器叫做电压型变频器 电流型变频器结构框图：电流型变频器结构框图：电流型变频器结构框图：电流型变频器结构框图：电流型变频器：电流型变频器：电流型变频器：电流型变频器：当交直交变频器的中间直流环节采

16、用大电感滤波时，直流电流当交直交变频器的中间直流环节采用大电感滤波时，直流电流当交直交变频器的中间直流环节采用大电感滤波时，直流电流当交直交变频器的中间直流环节采用大电感滤波时，直流电流波形比较平直，因而电源内阻抗很大，对负载来说基本上是一个电波形比较平直，因而电源内阻抗很大，对负载来说基本上是一个电波形比较平直，因而电源内阻抗很大，对负载来说基本上是一个电波形比较平直，因而电源内阻抗很大，对负载来说基本上是一个电流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波，这类变频器叫做电流型变流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波，这类变频器叫做电流型变流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波，这类变频器叫做电流型变流源，输

17、出交流电流是矩形波或阶梯波，这类变频器叫做电流型变频器。频器。频器。频器。几种典型的交直交变频器的主电路。几种典型的交直交变频器的主电路。几种典型的交直交变频器的主电路。几种典型的交直交变频器的主电路。交直交电压型变频电路交直交电压型变频电路交直交电压型变频电路交直交电压型变频电路常用的交常用的交常用的交常用的交直直直直交电压型交电压型交电压型交电压型PWMPWMPWMPWM变频电路。变频电路。变频电路。变频电路。交交交交直直直直交电压型交电压型交电压型交电压型PWMPWMPWMPWM变频电路变频电路变频电路变频电路采用二极管构成整流器，采用二极管构成整流器，采用二极管构成整流器，采用二极管构

18、成整流器，完成交流到直流的变换，其输出直流电压完成交流到直流的变换，其输出直流电压完成交流到直流的变换，其输出直流电压完成交流到直流的变换，其输出直流电压U U U Ud d d d是不可控的；是不可控的；是不可控的；是不可控的；中间直流环节用大电容中间直流环节用大电容中间直流环节用大电容中间直流环节用大电容C C C C滤波；电力晶体管滤波；电力晶体管滤波；电力晶体管滤波；电力晶体管V1V1V1V1V6V6V6V6构成构成构成构成PWMPWMPWMPWM逆变器，完成直流到交流的变换，并能实现输出频逆变器，完成直流到交流的变换，并能实现输出频逆变器，完成直流到交流的变换，并能实现输出频逆变器，

19、完成直流到交流的变换，并能实现输出频率和电压的同时调节，率和电压的同时调节，率和电压的同时调节，率和电压的同时调节，VD1VD1VD1VD1VD6VD6VD6VD6是电压型逆变器所需的是电压型逆变器所需的是电压型逆变器所需的是电压型逆变器所需的反馈二极管。反馈二极管。反馈二极管。反馈二极管。交直交电流型变频电路交直交电流型变频电路交直交电流型变频电路交直交电流型变频电路常用的交直交电流型变频电路。常用的交直交电流型变频电路。常用的交直交电流型变频电路。常用的交直交电流型变频电路。交直交电流型变频电路：交直交电流型变频电路：交直交电流型变频电路：交直交电流型变频电路：整流器采用晶闸管构成的整流器

20、采用晶闸管构成的整流器采用晶闸管构成的整流器采用晶闸管构成的可控整流电路，完成交流到直流的变换，输出可控的直可控整流电路，完成交流到直流的变换，输出可控的直可控整流电路，完成交流到直流的变换，输出可控的直可控整流电路，完成交流到直流的变换，输出可控的直流电压流电压流电压流电压U U U U，实现调压功能；中间直流环节用大电感实现调压功能；中间直流环节用大电感实现调压功能；中间直流环节用大电感实现调压功能；中间直流环节用大电感L L L L滤波；滤波；滤波；滤波；逆变器采用晶闸管构成的串联二极管式电流型逆变电路，逆变器采用晶闸管构成的串联二极管式电流型逆变电路，逆变器采用晶闸管构成的串联二极管式

21、电流型逆变电路，逆变器采用晶闸管构成的串联二极管式电流型逆变电路，完成直流到交流的变换，并实现输出频率的调节。完成直流到交流的变换，并实现输出频率的调节。完成直流到交流的变换，并实现输出频率的调节。完成直流到交流的变换，并实现输出频率的调节。特点名称电压型变频器电流型变频器储能元件电容器电抗器输出波形的特点电压波形为矩形波电流波形近似正弦波电流波形为矩形波电压波形为近似正弦波回路构成上的特点有反馈二极管直流电源并联大容量电容（低阻抗电压源）电动机四象限运转需要再生用变流器无反馈二极管直流电源串联大电感（高阻抗电流源）电动机四象限运转容易特性上的特点负载短路时产生过电流开环电动机也可能稳定运转负

22、载短路时能抑制过电流电动机运转不稳定需要反馈控制适用范围适用于作为多台电机同步运行时的供电电源但不要求快速加减的场合适用于一台变频器给一台电机供电的单电机传动，但可以满足快速起制动和可逆运行的要求 交直交电压型变频器与电流型变频器的性能比较交直交电压型变频器与电流型变频器的性能比较交直交电压型变频器与电流型变频器的性能比较交直交电压型变频器与电流型变频器的性能比较二、绝缘门极晶体管（二、绝缘门极晶体管（IGBTIGBT）1 1 1 1IGBTIGBTIGBTIGBT的结构和基本工作原理的结构和基本工作原理的结构和基本工作原理的结构和基本工作原理 绝缘门极晶体管绝缘门极晶体管绝缘门极晶体管绝缘门

23、极晶体管IGBTIGBTIGBTIGBT（Insulated Gate Bipolar TransistorInsulated Gate Bipolar TransistorInsulated Gate Bipolar TransistorInsulated Gate Bipolar Transistor）也称也称也称也称绝缘栅极双极型晶体管，是一种新发展起来的复合型电力电子器件。绝缘栅极双极型晶体管，是一种新发展起来的复合型电力电子器件。绝缘栅极双极型晶体管，是一种新发展起来的复合型电力电子器件。绝缘栅极双极型晶体管，是一种新发展起来的复合型电力电子器件。由于它结合了由于它结合了由于它结合了

24、由于它结合了MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET和和和和GTRGTRGTRGTR的特点，既具有输入阻抗高、速度快、热的特点，既具有输入阻抗高、速度快、热的特点，既具有输入阻抗高、速度快、热的特点，既具有输入阻抗高、速度快、热稳定性好和驱动电路简单的优点，又具有输入通态电压低，耐压高和稳定性好和驱动电路简单的优点，又具有输入通态电压低，耐压高和稳定性好和驱动电路简单的优点，又具有输入通态电压低，耐压高和稳定性好和驱动电路简单的优点，又具有输入通态电压低，耐压高和承受电流大的优点，这些都使承受电流大的优点，这些都使承受电流大的优点，这些都使承受电流大的优点，这些都使IGBTIGBTIG

25、BTIGBT比比比比GTRGTRGTRGTR有更大的吸引力。有更大的吸引力。有更大的吸引力。有更大的吸引力。在变频器驱动电机，中频和开关电源以及要求快速、低损耗的领域，在变频器驱动电机，中频和开关电源以及要求快速、低损耗的领域，在变频器驱动电机，中频和开关电源以及要求快速、低损耗的领域，在变频器驱动电机，中频和开关电源以及要求快速、低损耗的领域，IGBTIGBTIGBTIGBT有着主导地位。有着主导地位。有着主导地位。有着主导地位。（1 1 1 1）IGBTIGBTIGBTIGBT的基本结构与工作原理的基本结构与工作原理的基本结构与工作原理的基本结构与工作原理1 1 1 1）基本结构）基本结构

26、）基本结构）基本结构IGBTIGBTIGBTIGBT也是三端器件，三个极为漏极（也是三端器件，三个极为漏极（也是三端器件，三个极为漏极（也是三端器件，三个极为漏极（D D D D）、）、）、）、栅极（栅极（栅极（栅极（G G G G）和源极（和源极（和源极（和源极（S S S S）。）。）。）。（a)a)a)a)内部结构内部结构内部结构内部结构 （b b b b）简化等效电路简化等效电路简化等效电路简化等效电路（c c c c）电气图形符号电气图形符号电气图形符号电气图形符号2 2 2 2）工作原理）工作原理）工作原理）工作原理 IGBTIGBTIGBTIGBT的驱动原理与电力的驱动原理与电力

27、的驱动原理与电力的驱动原理与电力MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET基本相同，它是一种压控型器件。基本相同，它是一种压控型器件。基本相同，它是一种压控型器件。基本相同，它是一种压控型器件。开通和关断是由栅极和发射极间的电压开通和关断是由栅极和发射极间的电压开通和关断是由栅极和发射极间的电压开通和关断是由栅极和发射极间的电压U U U UGEGEGEGE决定的，当决定的，当决定的，当决定的，当U U U UGEGEGEGE为正且为正且为正且为正且大于开启电压大于开启电压大于开启电压大于开启电压U U U UGEGEGEGE（thththth）时，时，时，时，MOSFETMOSFETM

28、OSFETMOSFET内形成沟道，并为晶体管提供内形成沟道，并为晶体管提供内形成沟道，并为晶体管提供内形成沟道，并为晶体管提供基极电流使其导通。基极电流使其导通。基极电流使其导通。基极电流使其导通。当栅极与发射极之间加反向电压或不加电压时，当栅极与发射极之间加反向电压或不加电压时，当栅极与发射极之间加反向电压或不加电压时，当栅极与发射极之间加反向电压或不加电压时，MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET内的沟道内的沟道内的沟道内的沟道消失，晶体管无基极电流，消失，晶体管无基极电流，消失，晶体管无基极电流，消失，晶体管无基极电流，IGBTIGBTIGBTIGBT关断。关断。关断。关断。（

29、2 2 2 2）IGBTIGBTIGBTIGBT的基本特性与主要参数的基本特性与主要参数的基本特性与主要参数的基本特性与主要参数 IGBTIGBTIGBTIGBT的转移特性和输出特性的转移特性和输出特性的转移特性和输出特性的转移特性和输出特性（a)a)a)a)转移特性转移特性转移特性转移特性 （b)b)b)b)输出特性输出特性输出特性输出特性1 1 1 1）IGBTIGBTIGBTIGBT的基本特性的基本特性的基本特性的基本特性 静态特性静态特性静态特性静态特性 IGBTIGBTIGBTIGBT的转移特性，它描述的是集电极电流的转移特性，它描述的是集电极电流的转移特性，它描述的是集电极电流的转

30、移特性，它描述的是集电极电流I I I IC C C C与栅射电压与栅射电压与栅射电压与栅射电压U U U UGEGEGEGE之间的关系，之间的关系，之间的关系，之间的关系，与功率与功率与功率与功率MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET的转移特性相似。的转移特性相似。的转移特性相似。的转移特性相似。开启电压开启电压开启电压开启电压U U U UGEGEGEGE（thththth）是是是是IGBTIGBTIGBTIGBT能实现电导调制而导通的最低栅射电压。能实现电导调制而导通的最低栅射电压。能实现电导调制而导通的最低栅射电压。能实现电导调制而导通的最低栅射电压。U U U UGEGEG

31、EGE（thththth）随温度升高而略有下降，温度升高随温度升高而略有下降，温度升高随温度升高而略有下降，温度升高随温度升高而略有下降，温度升高1 1 1 1 C C C C，其值下降其值下降其值下降其值下降5 5 5 5mVmVmVmV左右。左右。左右。左右。在在在在+25+25+25+25 C C C C时，时，时，时，U U U UGEGEGEGE（thththth）的值一般为的值一般为的值一般为的值一般为26262626V V V V。IGBTIGBTIGBTIGBT的输出特性，也称伏安特性，它描述的是以栅射电压为参考变量时，的输出特性，也称伏安特性，它描述的是以栅射电压为参考变量时

32、，的输出特性，也称伏安特性，它描述的是以栅射电压为参考变量时，的输出特性，也称伏安特性，它描述的是以栅射电压为参考变量时，集电极电流集电极电流集电极电流集电极电流I I I IC C C C与集射极间电压与集射极间电压与集射极间电压与集射极间电压U U U UCECECECE之间的关系。之间的关系。之间的关系。之间的关系。IGBTIGBTIGBTIGBT的开关过程的开关过程的开关过程的开关过程2 2 2 2）主要参数）主要参数）主要参数）主要参数集电极集电极集电极集电极发射极额定电压发射极额定电压发射极额定电压发射极额定电压U U U UCESCESCESCES栅极栅极栅极栅极发射极额定电压发

33、射极额定电压发射极额定电压发射极额定电压U U U UGESGESGESGES额定集电极电流额定集电极电流额定集电极电流额定集电极电流I I I IC C C C（3 3 3 3）IGBTIGBTIGBTIGBT的擎住效应和安全工作区的擎住效应和安全工作区的擎住效应和安全工作区的擎住效应和安全工作区 从从从从IGBTIGBTIGBTIGBT的结构可以发现，的结构可以发现，的结构可以发现，的结构可以发现，IGBTIGBTIGBTIGBT电流可能发生失控的现象，就像普通晶闸管电流可能发生失控的现象，就像普通晶闸管电流可能发生失控的现象，就像普通晶闸管电流可能发生失控的现象，就像普通晶闸管被触发以后

34、，即使撤消触发信号晶闸管仍然因进入正反馈过程而维持导通被触发以后，即使撤消触发信号晶闸管仍然因进入正反馈过程而维持导通被触发以后，即使撤消触发信号晶闸管仍然因进入正反馈过程而维持导通被触发以后，即使撤消触发信号晶闸管仍然因进入正反馈过程而维持导通的机理一样，因此被称为擎住效应或自锁效应。的机理一样，因此被称为擎住效应或自锁效应。的机理一样，因此被称为擎住效应或自锁效应。的机理一样，因此被称为擎住效应或自锁效应。引发擎住效应的原因，可能是集电极电流过大（静态擎住效应），也可能引发擎住效应的原因，可能是集电极电流过大（静态擎住效应），也可能引发擎住效应的原因，可能是集电极电流过大（静态擎住效应），

35、也可能引发擎住效应的原因，可能是集电极电流过大（静态擎住效应），也可能是最大允许电压上升率是最大允许电压上升率是最大允许电压上升率是最大允许电压上升率d d d du u u uCE/dCE/dCE/dCE/dt t t t过大（动态擎住效应），温度升高也会加重过大（动态擎住效应），温度升高也会加重过大（动态擎住效应），温度升高也会加重过大（动态擎住效应），温度升高也会加重发生擎住效应的危险。发生擎住效应的危险。发生擎住效应的危险。发生擎住效应的危险。动态擎住效应比静态擎住效应所允许的集电极电流小，因此所允动态擎住效应比静态擎住效应所允许的集电极电流小，因此所允动态擎住效应比静态擎住效应所允许

36、的集电极电流小，因此所允动态擎住效应比静态擎住效应所允许的集电极电流小，因此所允许的最大集电极电流实际上是根据动态擎住效应而确定的。许的最大集电极电流实际上是根据动态擎住效应而确定的。许的最大集电极电流实际上是根据动态擎住效应而确定的。许的最大集电极电流实际上是根据动态擎住效应而确定的。根据最大集电极电流、最大集电极间电压和最大集电极功耗可以根据最大集电极电流、最大集电极间电压和最大集电极功耗可以根据最大集电极电流、最大集电极间电压和最大集电极功耗可以根据最大集电极电流、最大集电极间电压和最大集电极功耗可以确定确定确定确定IGBTIGBTIGBTIGBT在导通工作状态的参数极限范围；根据最大集

37、电极电流、在导通工作状态的参数极限范围；根据最大集电极电流、在导通工作状态的参数极限范围；根据最大集电极电流、在导通工作状态的参数极限范围；根据最大集电极电流、最大集射极间电压和最大允许电压上升率可以确定最大集射极间电压和最大允许电压上升率可以确定最大集射极间电压和最大允许电压上升率可以确定最大集射极间电压和最大允许电压上升率可以确定IGBTIGBTIGBTIGBT在阻断工在阻断工在阻断工在阻断工作状态下的参数极限范围，即反向偏置安全工作电压（作状态下的参数极限范围，即反向偏置安全工作电压（作状态下的参数极限范围，即反向偏置安全工作电压（作状态下的参数极限范围，即反向偏置安全工作电压（RBSO

38、ARBSOARBSOARBSOA）。）。）。）。2IGBT的驱动电路（1)1)1)1)对驱动电路的要求对驱动电路的要求对驱动电路的要求对驱动电路的要求IGBTIGBTIGBTIGBT是电压驱动的，具有一个是电压驱动的，具有一个是电压驱动的，具有一个是电压驱动的，具有一个2.55.02.55.02.55.02.55.0V V V V的阀值电压，有一个容性的阀值电压，有一个容性的阀值电压，有一个容性的阀值电压，有一个容性输入阻抗，因此输入阻抗，因此输入阻抗，因此输入阻抗，因此IGBTIGBTIGBTIGBT对栅极电荷非常敏感，故驱动电路必须很可对栅极电荷非常敏感，故驱动电路必须很可对栅极电荷非常敏

39、感，故驱动电路必须很可对栅极电荷非常敏感，故驱动电路必须很可靠，保证有一条低阻抗值的放电回路，即驱动电路与靠，保证有一条低阻抗值的放电回路，即驱动电路与靠，保证有一条低阻抗值的放电回路，即驱动电路与靠，保证有一条低阻抗值的放电回路，即驱动电路与IGBTIGBTIGBTIGBT的连线的连线的连线的连线要尽量短。要尽量短。要尽量短。要尽量短。用内阻小的驱动源对栅极电容充放电，以保证栅极控制电压用内阻小的驱动源对栅极电容充放电，以保证栅极控制电压用内阻小的驱动源对栅极电容充放电，以保证栅极控制电压用内阻小的驱动源对栅极电容充放电，以保证栅极控制电压U U U UCECECECE有有有有足够陡的前后沿

40、，使足够陡的前后沿，使足够陡的前后沿，使足够陡的前后沿，使IGBTIGBTIGBTIGBT的开关损耗尽量小。另外，的开关损耗尽量小。另外，的开关损耗尽量小。另外，的开关损耗尽量小。另外，IGBTIGBTIGBTIGBT开通后，开通后，开通后，开通后，栅极驱动源应能提供足够的功率，使栅极驱动源应能提供足够的功率，使栅极驱动源应能提供足够的功率，使栅极驱动源应能提供足够的功率，使IGBTIGBTIGBTIGBT不退出饱和而损坏。不退出饱和而损坏。不退出饱和而损坏。不退出饱和而损坏。驱动电路中的正偏压应为驱动电路中的正偏压应为驱动电路中的正偏压应为驱动电路中的正偏压应为+12+15+12+15+12

41、+15+12+15V V V V，负偏压应为负偏压应为负偏压应为负偏压应为-2-10-2-10-2-10-2-10V V V V。IGBTIGBTIGBTIGBT多用于高压场合，故驱动电路应整个控制电路在电位上严格多用于高压场合，故驱动电路应整个控制电路在电位上严格多用于高压场合，故驱动电路应整个控制电路在电位上严格多用于高压场合，故驱动电路应整个控制电路在电位上严格隔离。隔离。隔离。隔离。驱动电路应尽可能简单实用，具有对驱动电路应尽可能简单实用，具有对驱动电路应尽可能简单实用，具有对驱动电路应尽可能简单实用，具有对IGBTIGBTIGBTIGBT的自保护功能，并有较的自保护功能，并有较的自保

42、护功能，并有较的自保护功能，并有较强的抗干扰能力。强的抗干扰能力。强的抗干扰能力。强的抗干扰能力。若为大电感负载，若为大电感负载，若为大电感负载，若为大电感负载，IGBTIGBTIGBTIGBT的关断时间不宜过短，以限制的关断时间不宜过短，以限制的关断时间不宜过短，以限制的关断时间不宜过短，以限制d d d di/i/i/i/d d d dt t t t所形成所形成所形成所形成的尖峰电压，保证的尖峰电压，保证的尖峰电压，保证的尖峰电压，保证IGBTIGBTIGBTIGBT的安全。的安全。的安全。的安全。（2)2)2)2)驱动电路驱动电路驱动电路驱动电路 因为因为因为因为IGBTIGBTIGBT

43、IGBT的输入特性几乎与的输入特性几乎与的输入特性几乎与的输入特性几乎与MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET相同，所以用于相同，所以用于相同，所以用于相同，所以用于MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET的驱动电路同的驱动电路同的驱动电路同的驱动电路同样可以用于样可以用于样可以用于样可以用于IGBTIGBTIGBTIGBT。在用于驱动电动机的逆变器电路中，为使在用于驱动电动机的逆变器电路中，为使在用于驱动电动机的逆变器电路中，为使在用于驱动电动机的逆变器电路中，为使IGBTIGBTIGBTIGBT能够稳定工作，要求能够稳定工作，要求能够稳定工作，要求能够稳定工作，要求IGB

44、TIGBTIGBTIGBT的驱动电路采用正负偏压双电源的工作方式。的驱动电路采用正负偏压双电源的工作方式。的驱动电路采用正负偏压双电源的工作方式。的驱动电路采用正负偏压双电源的工作方式。为了使驱动电路与信号电隔离，应采用抗噪声能力强，信号传输时间端为了使驱动电路与信号电隔离，应采用抗噪声能力强，信号传输时间端为了使驱动电路与信号电隔离，应采用抗噪声能力强，信号传输时间端为了使驱动电路与信号电隔离，应采用抗噪声能力强，信号传输时间端的光耦合器件。的光耦合器件。的光耦合器件。的光耦合器件。基极和发射极的引线应尽量短，基极驱动电路的输入线应为绞合线基极和发射极的引线应尽量短，基极驱动电路的输入线应为

45、绞合线基极和发射极的引线应尽量短，基极驱动电路的输入线应为绞合线基极和发射极的引线应尽量短，基极驱动电路的输入线应为绞合线 为抑制输入信号的振荡现象，基极和发射极并联一阻尼网络。为抑制输入信号的振荡现象，基极和发射极并联一阻尼网络。为抑制输入信号的振荡现象，基极和发射极并联一阻尼网络。为抑制输入信号的振荡现象，基极和发射极并联一阻尼网络。驱动电路的输出级采用互补电路的形式以降低驱动源的内阻，同时加速驱动电路的输出级采用互补电路的形式以降低驱动源的内阻，同时加速驱动电路的输出级采用互补电路的形式以降低驱动源的内阻，同时加速驱动电路的输出级采用互补电路的形式以降低驱动源的内阻，同时加速IGBTIG

46、BTIGBTIGBT的关断过程。的关断过程。的关断过程。的关断过程。IGBTIGBTIGBTIGBT基极驱动电路基极驱动电路基极驱动电路基极驱动电路 （a)a)a)a)阻尼滤波阻尼滤波阻尼滤波阻尼滤波 （b)b)b)b)光电隔离光电隔离光电隔离光电隔离（3)3)3)3)集成化驱动电路集成化驱动电路集成化驱动电路集成化驱动电路IGBTIGBTIGBTIGBT有与其配套的集成驱动电路。有与其配套的集成驱动电路。有与其配套的集成驱动电路。有与其配套的集成驱动电路。这些专用驱动电路抗干扰能力强，集成化程度高，速度快，保护功能这些专用驱动电路抗干扰能力强，集成化程度高，速度快，保护功能这些专用驱动电路抗

47、干扰能力强，集成化程度高，速度快，保护功能这些专用驱动电路抗干扰能力强，集成化程度高，速度快，保护功能完善，可实现完善，可实现完善，可实现完善，可实现IGBTIGBTIGBTIGBT的最优驱动。的最优驱动。的最优驱动。的最优驱动。3IGBT的保护电路因为因为因为因为IGBTIGBTIGBTIGBT是的保护主要是栅源是的保护主要是栅源是的保护主要是栅源是的保护主要是栅源过电压保护、静电保护、采用过电压保护、静电保护、采用过电压保护、静电保护、采用过电压保护、静电保护、采用R-C-VDR-C-VDR-C-VDR-C-VD缓冲电路缓冲电路缓冲电路缓冲电路等等。等等。等等。等等。在在在在IGBTIGB

48、TIGBTIGBT电控系统中设置过压、欠压、过流和过热保护单元，以保证电控系统中设置过压、欠压、过流和过热保护单元，以保证电控系统中设置过压、欠压、过流和过热保护单元，以保证电控系统中设置过压、欠压、过流和过热保护单元，以保证安全可靠工作。安全可靠工作。安全可靠工作。安全可靠工作。必须保证必须保证必须保证必须保证IGBTIGBTIGBTIGBT不发生擎住效应；具体做法是，实际中不发生擎住效应；具体做法是，实际中不发生擎住效应；具体做法是，实际中不发生擎住效应；具体做法是，实际中IGBTIGBTIGBTIGBT使用的最使用的最使用的最使用的最大电流不超过其额定电流。大电流不超过其额定电流。大电流

49、不超过其额定电流。大电流不超过其额定电流。（1 1 1 1）缓冲电路）缓冲电路）缓冲电路）缓冲电路几种用于几种用于几种用于几种用于IGBTIGBTIGBTIGBT桥臂的典型缓冲电路。桥臂的典型缓冲电路。桥臂的典型缓冲电路。桥臂的典型缓冲电路。（a)a)a)a)（b)b)b)b)（c)c)c)c)a)a)a)a)图是最简单的单电容电路，适用于图是最简单的单电容电路，适用于图是最简单的单电容电路，适用于图是最简单的单电容电路，适用于50505050A A A A以下的小容量以下的小容量以下的小容量以下的小容量IGBTIGBTIGBTIGBT模模模模块，由于电路无阻尼组件，易产生块，由于电路无阻尼组

50、件，易产生块，由于电路无阻尼组件，易产生块，由于电路无阻尼组件，易产生LCLCLCLC振荡，故应选择无感电容振荡，故应选择无感电容振荡，故应选择无感电容振荡，故应选择无感电容或串入阻尼电阻或串入阻尼电阻或串入阻尼电阻或串入阻尼电阻RSRSRSRS；b)b)b)b)图是将图是将图是将图是将RCDRCDRCDRCD缓冲电路用于双桥臂的缓冲电路用于双桥臂的缓冲电路用于双桥臂的缓冲电路用于双桥臂的IGBTIGBTIGBTIGBT模块上，适用于模块上，适用于模块上，适用于模块上，适用于200200200200A A A A以下的中等容量以下的中等容量以下的中等容量以下的中等容量IGBTIGBTIGBTI