电力电子变流技术 第 二十六 讲 主讲教师：隋振　　　　　　　　　　　　　　　　学时：32

第六章 晶闸管串并联及保护 6.1 电力电子器件器件的串联和并联使用 6.2 电力电子器件器件的保护

6.1电力电子器件器件的串联和并联使用 一 晶闸管的串联 二 晶闸管的并联

6.1(一) 晶闸管的串联 目的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联。 6.1(一) 晶闸管的串联 目的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联。 问题：理想串联希望器件分压相等，但因特性差异，使器件电压分配不均匀。 静态不均压：串联的器件流过的漏电流相同，但因静态伏安特性的分散性，各器件分压不等。 动态不均压：由于器件动态参数和特性的差异造成的不均压。

6.1(一) 晶闸管的串联 静态均压措施： 动态均压措施： 选用参数和特性尽量一致的器件。 采用电阻均压，Rp的阻值应比器件阻断时的正、反向电阻小得多。 b) a) R C VT 1 2 P I O U T1 T2 动态均压措施： 选择动态参数和特性尽量一致的器件。 用RC并联支路作动态均压。 采用门极强脉冲触发可以显著减小器件开通时间的差异。 图6-1　晶闸管的串联 a)　伏安特性差异　b)　串联均压措施

6.1(二) 晶闸管的并联 目的：多个器件并联来承担较大的电流 问题：会分别因静态和动态特性参数的差异而电流分配不均匀。 均流措施：  均流措施： 挑选特性参数尽量一致的器件。 采用均流电抗器。 用门极强脉冲触发也有助于动态均流。 当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方法联接。

6.2 电力电子器件器件的保护 一 过电压的产生及过电压保护 二 过电流保护 三 缓冲电路

6.2(一) 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操作过程等外因 6.2(一) 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操作过程等外因 操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起 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 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，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。 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。

6.2(一) 过电压的产生及过电压保护 过电压保护措施 电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种。 6.2(一) 过电压的产生及过电压保护 过电压保护措施 图6-2　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。

6.2(二) 过电流保护 过电流——过载和短路两种情况 保护措施 同时采用几种过电流保护措施，提高可靠性和合理性。 6.2(二) 过电流保护 过电流——过载和短路两种情况 保护措施 负载 触发电路 开关电路 过电流 继电器 交流断路器 动作电流 整定值 短路器 电流检测 电子保护电路 快速熔断器 变流器 直流快速断路器 电流互感器 变压器 图6-3　过电流保护措施及配置位置 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。

6.2(二) 过电流保护 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：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，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 。

6.2(三) 缓冲电路 缓冲电路(Snubber Circuit) ： 又称吸收电路，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。 复合缓冲电路——关断缓冲电路和开通缓冲电路的结合。 按能量的去向分类法：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。

6.2(三) 缓冲电路 缓冲电路作用分析 无缓冲电路： 有缓冲电路： 图6-5 di/dt抑制电路和 充放电型RCD缓冲电路及波形 i A b) t u CE i C O d 抑制电路 无 时 有 有缓冲电路时 无缓冲电路时 A D C B 无缓冲电路 有缓冲电路 u CE i O 图6-5　di/dt抑制电路和 充放电型RCD缓冲电路及波形 a) 电路 b) 波形 图6-4　关断时的负载线

6.2(三) 缓冲电路 其中RC缓冲电路主要用于小容量器件，而放电阻止型RCD缓冲电路用于中或大容量器件。 图6-7　另外两种常用的缓冲电路 RC吸收电路　 放电阻止型RCD吸收电路 图6-6　di/dt抑制电路和 充放电型RCD缓冲电路及波形 a) 电路