晶閘管保護電路
發(fā)布時間：2023-02-22 09:16:31點擊量：
晶閘管保護電路
晶閘管的保護電路，大致可以分為兩種情況：一種是在適當?shù)牡胤桨惭b保護器件，例如，R—C阻容吸收回路、限流電感、快速熔斷器、壓敏電阻或硒堆等。再一種則是采用電子保護電路，檢測設(shè)備的輸出電壓或輸入電流，當輸出電壓或輸入電流超過允許值時，借助整流觸發(fā)控制系統(tǒng)使整流橋短時內(nèi)工作于有源逆變工作狀態(tài)，從而抑制過電壓或過電流的數(shù)值。
一. 晶閘管的過流保護
晶閘管設(shè)備產(chǎn)生過電流的原因可以分為兩類:一類是由于整流電路內(nèi)部原因, 如整流晶閘管損壞, 觸發(fā)電路或控制系統(tǒng)有故障等; 其中整流橋晶閘管損壞類較為嚴重, 一般是由于晶閘管因過電壓而擊穿,造成無正、反向阻斷能力，它相當于整流橋臂發(fā)生永久性短路，使在另外兩橋臂晶閘管導(dǎo)通時，無法正常換流，因而產(chǎn)生線間短路引起過電流.另一類則是整流橋負載外電路發(fā)生短路而引起的過電流，這類情況時有發(fā)生，因為整流橋的負載實質(zhì)是逆變橋, 逆變電路換流失敗，就相當于整流橋負載短路。另外，如整流變壓器中心點接地，當逆變負載回路接觸大地時，也會發(fā)生整流橋相對地短路。
1、對于第一類過流，即整流橋內(nèi)部原因引起的過流，以及逆變器負載回路接地時，可以采用第一種保護措施，最常見的就是接入快速熔短器的方式。見圖1?？焖偃鄱唐鞯慕尤敕绞焦灿腥N，其特點和快速熔短器的額定電流見表1。
圖1：快速熔短器的接入方法
表1：快速熔短器的接入方式、特點和額定電流
方式 | 特點 | 額定電流IRN | 備注 |
A型 | 熔短器與每一個元件串聯(lián)，能可靠地保護每一個元件 | IRN <1.57IT | IT：晶閘管通態(tài) 平均電流 |
B型 | 能在交流、直流和元件短路時起保護作用，其可靠性稍有降低 | IRN < KCID 系數(shù)KC見表2 | KC：交流側(cè)線電 流與ID之比 ID：整流輸出電流 |
C型 | 直流負載側(cè)有故障時動作，元件內(nèi)部短路時不能起保護作用 | IRN < ID | ID：整流輸出電流 |
表2：整流電路型式與系數(shù)KC的關(guān)系表
型式 | 單相 全波 | 單相 橋式 | 三相 零式 | 三相 橋式 | 六相零式六相曲折 | 雙Y帶平衡電抗器 | |
系數(shù) KC | 電感負載 | 0.707 | 1 | 0.577 | 0.816 | 0.108 | 0.289 |
電阻負載 | 0.785 | 1.11 | 0.578 | 0.818 | 0.409 | 0.290 | |
2. 對于第二類過流，即整流橋負載外電路發(fā)生短路而引起的過電流，則應(yīng)當采用電子電路進行保護。常見過流保護原理圖如下
圖2：過流保護原理圖
二. 晶閘管的過壓保護
晶閘管設(shè)備在運行過程中，會受到由交流供電電網(wǎng)進入的操作過電壓和雷擊過電壓的侵襲。同時，設(shè)備自身運行中以及非正常運行中也有過電壓出現(xiàn)。
1.過電壓保護的第一種方法是并接R—C阻容吸收回路，以及用壓敏電阻或硒堆等非線性元件加以抑制。見圖3和圖4。
2. 過電壓保護的第二種方法是采用電子電路進行保護。常見的電子保護原理圖如下：
圖5：過壓保護原理圖
三. 電流上升率、電壓上升率的抑制保護
1. 電流上升率di/dt的抑制
晶閘管初開通時電流集中在靠近門極的陰極表面較小的區(qū)域，局部電流密度很大，然后以0.1mm/s的擴展速度將電流擴展到整個陰極面，若晶閘管開通時電流上升率di/dt過大，會導(dǎo)致PN結(jié)擊穿，必須限制晶閘管的電流上升率使其在合適的范圍內(nèi)。其有效辦法是在晶閘管的陽極回路串聯(lián)入電感。如下圖:
圖6：串聯(lián)電感抑制回路
2. 電壓上升率dv/dt的抑制
加在晶閘管上的正向電壓上升率dv/dt也應(yīng)有所限制,如果dv/dt過大，由于晶閘管結(jié)電容的存在而產(chǎn)生較大的位移電流，該電流可以實際上起到觸發(fā)電流的作用，使晶閘管正向阻斷能力下降，嚴重時引起晶閘管誤導(dǎo)通。
為抑制dv/dt的作用，可以在晶閘管兩端并聯(lián)R—C阻容吸收回路。如下圖：
圖7：并聯(lián)R—C阻容吸收回路
本文轉(zhuǎn)自TECHSEM
