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