過電壓保護措施有基于吸收原理的阻容保護和基于泄放原理的非線性元件保護兩種,其目的都是為將過電壓限制在允許范圍之內(nèi)。
可用作晶閘管裝置過電流保護的器件有快速熔斷器、過電流繼電器、快速開關、電子過電流保護等。合理配置于選擇過電流保護是能否起到有效保護作用的關鍵。
一、過壓保護措施
晶閘管對過電壓很敏感,當正向電壓超過其斷態(tài)重復峰值電壓udrm一定值時晶閘管就會誤導通,引發(fā)電路故障;當外加反向電壓超過其反向重復峰值電壓urrm一定值時,晶閘管就會立即損壞。
過電壓產(chǎn)生的原因主要是供給的電功率或系統(tǒng)的儲能發(fā)生了激烈的變化,使得系統(tǒng)來不及轉(zhuǎn)換,或者系統(tǒng)中原來積聚的電磁能量來不及消散而造成的。主要發(fā)現(xiàn)為雷擊等外來沖擊引起的過電壓和開關的開閉引起的沖擊電壓兩種類型。由雷擊或高壓斷路器動作等產(chǎn)生的過電壓是幾微秒至幾毫秒的電壓尖峰,對晶閘管是很危險的。由開關的開閉引起的沖擊電壓又分為如下幾類:
(1)交流電源接通、斷開產(chǎn)生的過電壓
(2)直流側(cè)產(chǎn)生的過電壓
(3)換相沖擊電壓 包括換相過電壓和換相振蕩過電壓。
針對形成過電壓的不同原因,可以采取不同的抑制方法,如減少過電壓源,并使過電壓幅值衰減;抑制過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;采用電子線路進行保護等。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極與陰極之間。吸收電路最好選用無感電容,接線應盡量短。
(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間常數(shù)rc是固定的,有時對時間短、峰值高、能量大的過電壓來不及放電,抑制過電壓的效果較差。因此,一般在變流裝置的進出線端還并有硒堆或壓敏電阻等非線性元件。
二、過流保護措施
由于半導體器件體積小、熱容量小,特別像晶閘管這類高電壓大電流的功率器件,結溫必須受到嚴格的控制,否則將遭至徹底損壞。當晶閘管中流過大于額定值的電流時,熱量來不及散發(fā),使得結溫迅速升高,最終將導致結層被燒壞。
產(chǎn)生過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高、過低或缺相,負載過載或短路,相鄰設備故障影響等。
晶閘管過電流保護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;所以不能用來保護晶閘管??焖偃蹟嗥饔摄y制熔絲埋于石英沙內(nèi),熔斷時間極短,可以用來保護晶閘管。