西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作.ppt

1.7 电力电子器件器件的保护 1.7 电力电子器件器件的保护 1.7.1 过电压的产生及过电压保护 1.7.2 过电流保护 1.7.3 缓冲电路（Snubber Circuit） 1.7 电力电子器件器件的保护 1.7.1 过电压的产生及过电压保护 电力电子装置可能的过电压—外因过电压和内因过电压 外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外因 (1) ? 操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起 (2) ? 雷击过电压：由雷击引起 内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程 (1) ? 换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断，因而有较大的反向电流流过，当恢复了阻断能力时，该反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压 (2) ? 关断过电压：全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压 1.7.1 过电压的产生及过电压保护 过电压保护措施 图1-34　过电压抑制措施及配置位置 F?避雷器　D?变压器静电屏蔽层　C?静电感应过电压抑制电容 RC1?阀侧浪涌过电压抑制用RC电路　RC2?阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式RC电路 RV?压敏电阻过电压抑制器　RC3?阀器件换相过电压抑制用RC电路 RC4?直流侧RC抑制电路　RCD?阀器件关断过电压抑制用RCD电路 电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种 其中RC3和RCD为抑制内因过电压的措施，属于缓冲电 路范畴 1.7.1 过电压的产生及过电压保护 外因过电压抑制措施中，RC过电压抑制电路最为常见，典型联结方式见图1-35 RC过电压抑制电路可接于供电变压器的两侧（供电网一侧称网侧，电力电子电路一侧称阀侧），或电力电子电路的直流侧 图1-35　RC过电压抑制电路联结方式 a)　单相　b)　三相 ?????? 1.7.1 过电压的产生及过电压保护 大容量电力电子装置可采用图1-36所示的反向阻断式RC电路 图1-36　反向阻断式过电压抑制用RC电路 保护电路参数计算可参考相关工程手册 其他措施：用雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻、硒堆和转折二极管（BOD）等非线性元器件限制或吸收过电压 1.7.2 过电流保护 ?过电流——过载和短路两种情况 常用措施（图1-37） 快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器 同时采用几种过电流保护措施，提高可靠性和合理性 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实现保护，过电流继电器整定在过载时动作 图1-37　过电流保护措施及配置位置 1.7.2 过电流保护 快速熔断器 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： (1)电压等级根据熔断后快熔实际承受的电压确定 (2)电流容量按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定 (3)快熔的I 2t值应小于被保护器件的允许I 2t值 1.7.2 过电流保护 (4)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 快熔对器件的保护方式：全保护和短路保护两种 全保护：过载、短路均由快熔进行保护，适用于小功率装置或器件裕度较大的场合 短路保护方式：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，或全控型器件（很难用快熔保护），需采用电子电路进行过电流保护 常在全控型器件的驱动电路中设置过电流保护环节，响应最快 1.7.3 缓冲电路（Snubber Circuit） ? 缓冲电路（吸收电路）：抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和di/dt，减小器件的开关损耗 关断缓冲电路（du/dt抑制电路）——吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗 开通缓冲电路（di/dt抑制电路）——抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗 将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起——复合缓冲电路 其他分类法：耗能式缓冲电路和馈能式缓冲电路（无损吸收电路） 通常将缓冲电路专指关断缓冲电路，将开通缓冲电路叫做di/dt抑制电路 1.7.3 缓冲电路（Snubber Circuit） 缓冲电路作用分析 无缓冲电路： V开通时电流迅速上升，di/dt很大 关断时du/dt很大，并出现很高的过电压 有缓冲电路 V开通时：Cs通过Rs向V放电，使iC先上一个台阶，以后因有Li，iC上升速度减慢 V关断时：负载电流通过V