電力電子器件保護(hù).

1、電力電子器件器件的保護(hù)電力電子器件器件的保護(hù) 1.7.1 過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù) 1.7.2 過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù) 1.7.3 緩沖電路（緩沖電路（SnubberSnubber Circuit Circuit）1.7過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù) 1.電力電子裝置過(guò)電壓電力電子裝置過(guò)電壓 1.7.1 1) 過(guò)電壓原因過(guò)電壓原因 外因過(guò)電壓外因過(guò)電壓 (1) 操作過(guò)電壓操作過(guò)電壓：由分閘、合閘等開(kāi)關(guān)操作引起 (2) 雷擊過(guò)電壓雷擊過(guò)電壓：由雷擊引起(1) 換相過(guò)電壓換相過(guò)電壓 (2) 關(guān)斷過(guò)電壓關(guān)斷過(guò)電壓 原因原因: 線路線路電感晶閘管(或與全控型器件

2、反并聯(lián)的二極管)在換相結(jié)束后不能立刻恢復(fù)阻斷，因而有較大的反向電流流過(guò)，當(dāng)恢復(fù)了阻斷能力時(shí)，該反向電流急劇減小兩端感應(yīng)出高電壓。 原因原因: 全控型器件關(guān)斷時(shí)，正向電流迅速降低全控型器件關(guān)斷時(shí)，正向電流迅速降低線路電感線路電感器件兩端感應(yīng)出的過(guò)電壓。器件兩端感應(yīng)出的過(guò)電壓。電力電子裝置內(nèi)部器件的開(kāi)關(guān)過(guò)程引起 內(nèi)因過(guò)電壓內(nèi)因過(guò)電壓2. 過(guò)電壓保護(hù)措施過(guò)電壓保護(hù)措施S圖 1-34FRVRCDTDCUMRC1RC2RC3RC4LBSDC過(guò)電壓抑制措施及配置位置F避雷器D變壓器靜電屏蔽層C靜電感應(yīng)過(guò)電壓 抑制電容過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù) 1.7.1 RC1閥側(cè)浪涌過(guò)電壓抑制用R

3、C電路 RC2閥側(cè)浪涌過(guò)電壓抑制用反向阻斷式RC電路 RC3和RCD抑制內(nèi)因過(guò)電壓的措施，屬于緩沖電路范疇RV壓敏電阻過(guò)電壓抑制器 RC3閥器件換相過(guò)電壓抑制用RC電路RC4直流側(cè)RC抑制電路 RCD閥器件關(guān)斷過(guò)電壓抑制用RCD電路1) 常用保護(hù)電路2) RC過(guò)電壓抑制電路聯(lián)結(jié)方式+-+-a)b)網(wǎng)側(cè)閥側(cè)直流側(cè)圖 1-35CaRaCaRaCdcRdcCdcRdcCaRaCaRaRC過(guò)電壓抑制電路聯(lián)結(jié)方式過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù) 1.7.1 說(shuō)明: RC過(guò)電壓抑制電路可接于供電變壓器的兩側(cè)（供電網(wǎng)一側(cè)稱(chēng)網(wǎng)側(cè)，電力電子電路一側(cè)稱(chēng)閥側(cè)），或電力電子電路的直流側(cè)。3)其他措施：

4、 用雪崩二極管、金屬氧化物壓敏電阻、硒堆和轉(zhuǎn)折二極管（BOD）等非線性元器件限制或吸收過(guò)電壓 大容量電力電子裝置可采用下圖所示的反向阻斷式RC電路電力電子裝置過(guò)電壓抑制電路圖1-36C1R1R2C2反向阻斷式過(guò)電壓抑制用反向阻斷式過(guò)電壓抑制用RC電路電路 保護(hù)電路參數(shù)計(jì)算可參考相關(guān)工程手冊(cè)過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù) 1.7.1 過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)1. 過(guò)電流形式過(guò)電流形式過(guò)載過(guò)載和和短路短路1.7.2過(guò)電流原因舉例過(guò)電流原因舉例過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)負(fù)載觸發(fā)電路開(kāi)關(guān)電路過(guò)電流繼電器交流斷路器動(dòng)作電流整定值短路器電流檢測(cè)電子保護(hù)電路快速熔斷器 變流器直流快速斷路器電流互感器

5、變壓器圖1-37過(guò)電流保護(hù)措施及配置位置過(guò)電流保護(hù)措施及配置位置1.7.22. 常用保護(hù)措施常用保護(hù)措施1) 快速熔斷器、直流快速斷路器和過(guò)電流繼電器?？焖偃蹟嗥?、直流快速斷路器和過(guò)電流繼電器。 選擇快熔原則：(1)電壓等級(jí)根據(jù)熔斷后快熔實(shí)際承受的電壓確定。(2)電流容量按其在主電路中的接入方式和主電路聯(lián)結(jié)形式確定。(3)快熔的I 2t值應(yīng)小于被保護(hù)器件的允許I 2t值。(4)為保證熔體在正常過(guò)載情況下不熔化，應(yīng)考慮其時(shí)間電流特性。過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)1.7.2 3) 同時(shí)采用幾種過(guò)電流保護(hù)措施，提高可靠性和合理性。同時(shí)采用幾種過(guò)電流保護(hù)措施，提高可靠性和合理性。 電子電路作為第一保護(hù)措施，快

6、熔僅作為短路時(shí)的部分電子電路作為第一保護(hù)措施，快熔僅作為短路時(shí)的部分區(qū)段的保護(hù)，直流快速斷路器整定在電子電路動(dòng)作之后實(shí)區(qū)段的保護(hù)，直流快速斷路器整定在電子電路動(dòng)作之后實(shí)現(xiàn)保護(hù)，過(guò)電流繼電器整定在過(guò)載時(shí)動(dòng)作?，F(xiàn)保護(hù)，過(guò)電流繼電器整定在過(guò)載時(shí)動(dòng)作。2) 過(guò)電流保護(hù)電子電路用電子電路進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)響應(yīng)快 。適應(yīng): 重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設(shè)備或全控型器件(很難用快熔保護(hù)),緩沖電路緩沖電路（SnubberSnubber Circuit Circuit）1. 緩沖電路緩沖電路(吸收電路吸收電路)作用作用1.7.31) 關(guān)斷緩沖電路關(guān)斷緩沖電路（du/dt抑制電路）吸收器件的關(guān)斷過(guò)電壓和換相過(guò)電壓，抑

7、制du/dt，減小關(guān)斷損耗。抑制器件的內(nèi)因過(guò)電壓、dv/dt、過(guò)電流和di/dt，減小器件的開(kāi)關(guān)損耗。2. 緩沖電路類(lèi)型緩沖電路類(lèi)型2) 開(kāi)通緩沖電路開(kāi)通緩沖電路（di/dt抑制電路）抑制器件開(kāi)通時(shí)的電流過(guò)沖和di/dt，減小器件的開(kāi)通損耗。3) 復(fù)合緩沖電路復(fù)合緩沖電路4) 其他分類(lèi)法：關(guān)斷緩沖電路和開(kāi)通緩沖電路的結(jié)合3. 緩沖電路作用分析作用分析無(wú)緩沖電路影響V開(kāi)通時(shí)電流迅速上升,di/dt很大關(guān)斷時(shí)du/dt很大,產(chǎn)生高過(guò)電壓a)b)圖 1-38RiV DLVdidt抑 制 電 路緩 沖 電 路LiV DiRsCsVDstuC EiCOdidt抑 制 電 路無(wú)時(shí)didt抑 制 電 路有時(shí)

8、有 緩 沖 電 路 時(shí)無(wú) 緩 沖 電 路 時(shí)uC EiC耗能式緩沖電路耗能式緩沖電路和饋能式緩沖電路饋能式緩沖電路（無(wú)損吸收電路）1) RCD緩沖電路 緩沖電路作用a)b )圖 1 - 3 8RiV DLVd id t抑 制 電 路緩 沖 電 路LiV DiRsCsVDstuC EiCOd id t抑 制 電 路無(wú)時(shí)d id t抑 制 電 路有時(shí)有 緩 沖 電 路 時(shí)無(wú) 緩 沖 電 路 時(shí)uC EiCdi/dt抑制電路和抑制電路和緩沖電路緩沖電路（SnubberSnubber Circuit Circuit）1.7.3V開(kāi)通時(shí): Cs經(jīng)Rs向V放電加快V開(kāi)通 Li作用iC上升速度減慢。V關(guān)斷時(shí)

9、：負(fù)載電流通過(guò)VDs經(jīng)Cs分流流過(guò)V電流減少抑制了du/dt和過(guò)電壓。 RCD緩沖電路另一接法(用于中大容量器件)L緩沖電路L緩沖電路負(fù)載負(fù)載a)b)圖1-40EdRsCsEdRsCsVDsRCD吸收電路2) RC吸收電路(主要用于小容量器件)L緩沖電路L緩沖電路負(fù)載負(fù)載a)b)圖1-40EdRsCsEdRsCsVDsRC吸收電路4. 緩沖電路中的元件選擇要求緩沖電路中的元件選擇要求 Cs和Rs的取值可實(shí)驗(yàn)確定或參考工程手冊(cè)。 VDs快恢復(fù)二極管，額定電流主電路器件的1/10。 盡量減小線路電感，用內(nèi)部電感小的吸收電容。 中小容量場(chǎng)合，若線路電感較小，可只在直流側(cè)du/dt抑制電路。 對(duì)IGB

10、T可以僅并聯(lián)一個(gè)吸收電容。 晶閘管在實(shí)用中一般只承受換相過(guò)電壓，沒(méi)有關(guān)斷過(guò)電壓，關(guān)斷時(shí)也沒(méi)有較大的du/dt，一般采用RC吸收電路。緩沖電路緩沖電路（SnubberSnubber Circuit Circuit）1.7.3電力電子器件器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用電力電子器件器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用 1.8.1 晶閘管的串聯(lián)晶閘管的串聯(lián) 1.8.2 晶閘管的并聯(lián)晶閘管的并聯(lián) 1.8.3 電力電力MOSFETMOSFET和和IGBTIGBT并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)1.81.8晶閘管的串聯(lián)晶閘管的串聯(lián)目的目的:當(dāng)晶閘管額定電壓小于要求時(shí)串聯(lián)解決 1.8.1 問(wèn)題問(wèn)題: 要求器件均壓特性分散性器件電壓分配不均

11、勻1) 失控: 承受電壓高的器件先達(dá)到轉(zhuǎn)折電壓而導(dǎo)通另一個(gè)器件承擔(dān)全部電壓也導(dǎo)通2) 反向擊穿: 承受反壓高器件先擊穿另一個(gè)隨之擊穿1. 概述2. 不均壓影響3. 靜態(tài)均壓措施靜態(tài)均壓措施b)a)圖 1-41RCRCVT1VT2RPRPIOUUT1IRUT2VT1VT2a)伏安特性差異b)串聯(lián)均壓措施晶閘管的串聯(lián)晶閘管的串聯(lián) 1.8.1 選用參數(shù)和特性盡量一致的器件均壓電阻阻值應(yīng)遠(yuǎn)小于器件阻斷時(shí)的正、反向電阻晶閘管的并聯(lián)晶閘管的并聯(lián)1) 目的目的：多個(gè)器件并聯(lián)來(lái)承擔(dān)較大的電流1.8.22) 問(wèn)題問(wèn)題：靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性參數(shù)差異電流分配不均勻2. 均流措施均流措施 選用特性參數(shù)盡量一致的器件 采用均

12、流電抗器 用門(mén)極強(qiáng)脈沖觸發(fā)也有助于動(dòng)態(tài)均流 當(dāng)需要同時(shí)串聯(lián)和并聯(lián)晶閘管時(shí)，通常采用先串后并的方法聯(lián)接方法1. 概述概述電力電力MOSFETMOSFET和和IGBTIGBT并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn) 3. 電力電力MOSFET并聯(lián)運(yùn)行的并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)特點(diǎn)1.8.3 Ron具有正溫度系數(shù),具有電流自動(dòng)均衡的能力,容易并聯(lián) 選用Ron、UT、Gfs和Ciss盡量相近的器件并聯(lián) 電路走線和布局應(yīng)盡量對(duì)稱(chēng) 在源極電路中串入小電感均流電抗器作用 4. IGBT并聯(lián)運(yùn)行的并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)特點(diǎn) 在1/2或1/3額定電流以下的區(qū)段，通態(tài)壓降具有負(fù)負(fù)的溫度系數(shù)。 在上述區(qū)段具有正正溫度系數(shù)并聯(lián)使用時(shí)也具有電流的自

13、動(dòng)均衡能力易于并聯(lián)。本章小結(jié)本章小結(jié)1. 主要內(nèi)容主要內(nèi)容MCTIGBT功率 MOSFET功率 SIT肖特基勢(shì)壘二極管SITHGTORCTTRIAC LTT晶閘管電力二極管雙極型單極型混合型復(fù)合型（圖1-42GTR2. 電力電子器件類(lèi)型電力電子器件類(lèi)型電力電子器件分類(lèi)電力電子器件分類(lèi)“樹(shù)樹(shù)” 主要電力電子器件的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、基本特性和主要參數(shù)等 電力電子器件的驅(qū)動(dòng)、保護(hù)和串、并聯(lián)使用 單極型單極型：電力MOSFET和SIT 雙極型雙極型：電力二極管、晶閘管、GTO、GTR和SITH 復(fù)合型復(fù)合型：IGBT和MCT 電壓驅(qū)動(dòng)型電壓驅(qū)動(dòng)型本章小結(jié)本章小結(jié)電流驅(qū)動(dòng)型電流驅(qū)動(dòng)型 特點(diǎn)特點(diǎn)：輸入阻抗高，驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，工作頻率高.特點(diǎn)特點(diǎn)：具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)通態(tài)壓降低導(dǎo)通損耗小 工作頻率較低，驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路較復(fù)雜. 當(dāng)前技術(shù)狀況當(dāng)前技術(shù)狀況