過(guò)電壓保護(hù)措施有基于吸收原理的阻容保護(hù)和基于泄放原理的非線性元件保護(hù)兩種,其目的都是為將過(guò)電壓限制在允許范圍之內(nèi)。
可用作晶閘管裝置過(guò)電流保護(hù)的器件有快速熔斷器、過(guò)電流繼電器、快速開(kāi)關(guān)、電子過(guò)電流保護(hù)等。合理配置于選擇過(guò)電流保護(hù)是能否起到有效保護(hù)作用的關(guān)鍵。
一、過(guò)壓保護(hù)措施
晶閘管對(duì)過(guò)電壓很敏感,當(dāng)正向電壓超過(guò)其斷態(tài)重復(fù)峰值電壓udrm一定值時(shí)晶閘管就會(huì)誤導(dǎo)通,引發(fā)電路故障;當(dāng)外加反向電壓超過(guò)其反向重復(fù)峰值電壓urrm一定值時(shí),晶閘管就會(huì)立即損壞。
過(guò)電壓產(chǎn)生的原因主要是供給的電功率或系統(tǒng)的儲(chǔ)能發(fā)生了激烈的變化,使得系統(tǒng)來(lái)不及轉(zhuǎn)換,或者系統(tǒng)中原來(lái)積聚的電磁能量來(lái)不及消散而造成的。主要發(fā)現(xiàn)為雷擊等外來(lái)沖擊引起的過(guò)電壓和開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉引起的沖擊電壓兩種類型。由雷擊或高壓斷路器動(dòng)作等產(chǎn)生的過(guò)電壓是幾微秒至幾毫秒的電壓尖峰,對(duì)晶閘管是很危險(xiǎn)的。由開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉引起的沖擊電壓又分為如下幾類:
(1)交流電源接通、斷開(kāi)產(chǎn)生的過(guò)電壓
(2)直流側(cè)產(chǎn)生的過(guò)電壓
(3)換相沖擊電壓 包括換相過(guò)電壓和換相振蕩過(guò)電壓。
針對(duì)形成過(guò)電壓的不同原因,可以采取不同的抑制方法,如減少過(guò)電壓源,并使過(guò)電壓幅值衰減;抑制過(guò)電壓能量上升的速率,延緩已產(chǎn)生能量的消散速度,增加其消散的途徑;采用電子線路進(jìn)行保護(hù)等。目前最常用的是在回路中接入吸收能量的元件,使能量得以消散,常稱之為吸收回路或緩沖電路。
(4)阻容吸收回路 通常過(guò)電壓均具有較高的頻率,因此常用電容作為吸收元件,為防止振蕩,常加阻尼電阻,構(gòu)成阻容吸收回路。阻容吸收回路可接在電路的交流側(cè)、直流側(cè),或并接在晶閘管的陽(yáng)極與陰極之間。吸收電路最好選用無(wú)感電容,接線應(yīng)盡量短。
(5)由硒堆及壓敏電阻等非線性元件組成吸收回路 上述阻容吸收回路的時(shí)間常數(shù)rc是固定的,有時(shí)對(duì)時(shí)間短、峰值高、能量大的過(guò)電壓來(lái)不及放電,抑制過(guò)電壓的效果較差。因此,一般在變流裝置的進(jìn)出線端還并有硒堆或壓敏電阻等非線性元件。
二、過(guò)流保護(hù)措施
由于半導(dǎo)體器件體積小、熱容量小,特別像晶閘管這類高電壓大電流的功率器件,結(jié)溫必須受到嚴(yán)格的控制,否則將遭至徹底損壞。當(dāng)晶閘管中流過(guò)大于額定值的電流時(shí),熱量來(lái)不及散發(fā),使得結(jié)溫迅速升高,最終將導(dǎo)致結(jié)層被燒壞。
產(chǎn)生過(guò)電流的原因是多種多樣的,例如,變流裝置本身晶閘管損壞,觸發(fā)電路發(fā)生故障,控制系統(tǒng)發(fā)生故障等,以及交流電源電壓過(guò)高、過(guò)低或缺相,負(fù)載過(guò)載或短路,相鄰設(shè)備故障影響等。
晶閘管過(guò)電流保護(hù)方法最常用的是快速熔斷器。由于普通熔斷器的熔斷特性動(dòng)作太慢,在熔斷器尚未熔斷之前晶閘管已被燒壞;所以不能用來(lái)保護(hù)晶閘管??焖偃蹟嗥饔摄y制熔絲埋于石英沙內(nèi),熔斷時(shí)間極短,可以用來(lái)保護(hù)晶閘管。