晶闸管整流装置的保护应用

摘要随着晶闸管在各种控制系统中应用的日益广泛,晶闸管装置的安全运行与保护日益得到重视。本文主要介绍了晶闸管的作用及整流装置的控制原理及过电流、过电压在该装置中的应用并举例。根据过电流、过电压产生的原因，提出了具体的解决办法，即采用过电流保护、过电压保护以及限流保护的措施。并通过实践被证明是安全可靠的在此介绍的内容主要有晶闸管工作原理及稳流供电回路的问题。分析了整流装置的控制原理及过电压、过电流产生的原因。其中重点介绍了压敏电阻、RC吸收回路过压保护设计及电子电路过流保护。该设计能很好地满足供电系统的安全运行需求。扼要叙述了整流装置稳流的重要性及自动稳流装置在稳流系统中的应用。自动稳流装置的结构、性能、计算机控制技术和负反馈闭环控制系统。论文还举例讨论了晶闸管过压、过流保护装置在电网中的应用，并提出了该保护装置在运行中的保护措施。【关键词】晶闸管稳流过压保护过流保护晶闸管应用目录引言1第一章晶闸管简介2第一节晶闸管的定义2第二节晶闸管的导通条件3第三节晶闸管在电路中的主要作用3第二章晶闸管稳流回路4第一节自动稳流系统简介4第二节晶闸管稳流装置的结构4第三节稳流工作原理及应用5第三章晶闸管整流装置的控制原理6第一节晶闸管整流装置的开环控制7第二节晶闸管整流装置的闭环控制7第三节调节单元8第四章过电压保护8第一节晶闸管整流装置产生过压的原因9第二节开、关引起的过电压及其保护9第三节浪涌过电压的保护10第五章过电流保护13第一节晶闸管整流装置产生过流的原因13第二节快速熔断器保护14第三节电子回路作整流装置的过流保护14第六章限流保护16第七章过电压保护与过电流保护的区别17第八章过压、过流保护在电网中的应用19结论21参考文献22致谢23引言晶闸管整流装置不论在电力系统中还是在现代工业的各行各业中已得到广泛应用。它的安全运行,需要可靠的保护措施。在整流装置过载或者输出短路时,保护措施能使装置不受损坏。它们是否可靠,直接影响生产能否顺利进行。2008年中国晶闸管整流装置市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励晶闸管整流装置产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对晶闸管整流装置行业的关注越来越密切，这使得晶闸管整流装置行业的发展需求增大。晶闸管整流装置应用于冶金行业中、金属冶炼、化工行业中，电解、电镀；在电力系统中，既可作为系统控制、保护的工作电源，同时又可作为蓄电池的充电装置。我们把这种保护功能，归结为过压保护、过流保护和限流保护。这几种保护是否可靠，直接影响产品的质量，代表着产品的水平。第一章晶闸管简介第一节晶闸管的定义晶闸管（THYRISTOR）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；它是一种大功率开关型半导体器件，在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示（旧标准中用字母“SCR”表示）。1957年美国通用电器公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极阳极，阴极和门极；晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。第二节晶闸管的工作原理晶闸管在工作过程中，它的阳极（A）和阴极（K）与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。晶闸管的工作条件1晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于反向阻断状态2晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态,这就是晶闸管的闸流特性,即可控特性3晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。门极只起触发作用4晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。第三节晶闸管在电路中的主要作用普通晶闸管最基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二极管整流电路属于不可控整流电路。如果把二极管换成晶闸管，就可以构成可控整流电路、逆变、电机调速、电机励磁、无触点开关及自动控制等方面。在正弦交流电压U2的正半周期间，如果VS的控制极没有输入触发脉冲UG，VS仍然不能导通，只有在U2处于正半周，在控制极外加触发脉冲UG时，晶闸管被触发导通。只有在触发脉冲UG到来时，负载RL上才有电压UL输出。UG到来得早，晶闸管导通的时间就早；UG到来得晚，晶闸管导通的时间就晚。通过改变控制极上触发脉冲UG到来的时间，就可以调节负载上输出电压的平均值UL。在电工技术中，常把交流电的半个周期定为180，称为电角度。这样，在U2的每个正半周，从零值开始到触发脉冲到来瞬间所经历的电角度称为控制角；在每个正半周内晶闸管导通的电角度叫导通角。很明显，和都是用来表示晶闸管在承受正向电压的半个周期的导通或阻断范围的。通过改变控制角或导通角，改变负载上脉冲直流电压的平均值UL，实现了可控整流。第二章晶闸管稳流回路第一节自动稳流系统简介自20世纪9O年代以来随着大功率晶闸管整流装置的推广应用和引进离子膜电解装置的相继投产，为直流输出电流作自动调节的自动稳流装置也逐渐成熟。在氯碱生产中，由于直流电流、高压电网的波动、电解槽数目的增减等都直接影响电解槽的稳定运行。直流电流的不稳定输出也影响到电流效率的变化造成电解产品的单耗加大。而晶闸管自动稳流装置将很好地解决这一问题，它能稳流输出直流电流并且同计算机自动控制技术一起达到精确的稳流效果。目前，以大功率整流设备输出电流作为调节对象的自动稳流系统有3种方式，一种为安培时式自动稳流系统，另一种为比例式自动稳流系统，还有一种是计算机自动稳流系统。安培时式自动稳流系统是可获得较高精度的长时间内平均电流值的调节系统，这种调节系统的响应速度慢、惯性大，不适宜在电化学工业整流所内应用。比例式自动稳流系统是反应瞬时电流值变化的调节系统，惯性小、响应速度快这种调节系统的性能比较适合电化学过程。另外新型的计算机自动稳流系统是利用计算机自动控制原理来稳流的。闭环负反馈通过CPU内部逻辑运算来达到精确控制输出电流。第二节晶闸管稳流装置的结构21晶闸管稳流装置的组成晶闸管稳流系统由整流变压器、晶闸管整流装置、极化电源、计算机双通道控制柜等组成。在工程建设过程中，电解槽要求分期、分批投入运行，投入生产的电解槽数量不同，就要求整流机组输出的电流、电压也不同。使用晶闸管直降式整流机组时，由于一开始运行的电解槽数量要求的直流电压低，晶闸管整流机组处于深控状态。这时，晶闸管的控制角盯很大，整流机组产生的谐波电流大，电网电压波形严重畸变，功率因数很低，晶闸管整流机组震动严重，这是晶闸管整流装置使用的主要风险。而采用有载调压整流变压器和晶闸管整流装置结合的整流机组，晶闸管整流装置实现了单机组的直流电流控制，使电流调节为连续无级调节。只要将整流变压器的调压开关调到合适的档位，使整流机组的交流电压降低，晶闸管整流机组工作在控制角盯接近零的状态。这时整流机组的工作情况与二极管整流机组的工作情况基本相同，这样就可以避免使用晶闸管带来的风险。22整流变压器整流变压器采用ZHSFPZ一1360035型27级有载调压变压器，结构为1台变压器带2台整流柜，整流变压器均采用自耦中性点调压接线方式。阀侧（二次）绕组为两组正反角接的方式。网侧额定电压为35KV，阀侧直流电压为430V，阻抗电压8，等效脉波P6，2台整流变压器网侧为75、225互差15的电角度，组成单机组12脉波，2套机组构成等效24相整流，从而有效地抑制了23次以下的谐波，改变了系统电源质量。整流所现安装4台整流变压器带8台整流机组。为了避免晶闸管整流使功率因数降低，采用有载调压粗调，控制触发角作为细调相结合的调压方式，当导通角小于升档设定值时上位机提示进行升档，避免因导通角自动联动，有载调压开关频繁换档而降低开关的寿命。23整流柜整流柜采用KHS一13500A430V型，二期采用KHS_18000A430V型，直流额定电流分别为135KA和18KA。为三相桥式同相逆并联接线方式，柜内汇流整流电路的整流器件和保护元件分别采用KP3000A1600V型晶闸管和RSG_6D500V3600A型快熔，每桥臂采用3只晶闸管并联，整流柜电流与电压裕度均大于3，同臂均流系数109，工业水强迫循环冷却。晶闸管整流装置的效率较高，约为97，晶闸管一个重要的特点是输入电流有谐波，这是由于触发角产生无功，因此需要进行谐波及无功补偿。该整流框优点为高效率、高可靠性、负载电流控制好，成本低，技术成熟。缺点为产生无功、产生电流谐波、需要使用滤波器电流有纹波。24双通道计算机控制柜采用RICS一5D型号双通道计算机控制柜，控制系统采用计算机控制，主要由双通道计算机触发及稳流系统、PLC监控与综合保护系统构成。通过网络实现在上位机上操作和监控，与DCS系统互联。自动稳流精度优于05。移相范围0150，采用沉冗技术，当运行通道发生故障时自动切换到热备用通道，切换过程无电流扰动，可以不停电更换故障通道，更换过程无电流扰动，数控操作器和数字调节触发器及双通道热备用控制器用简洁可靠的微型网络互联，自动检测数控操作器的加入、退出、故障。整流柜的稳流调节控制器触发采用单片机数字双通道系统，其中的数字控制和数字触发2个通道互为热备用。2个通道都能够独立运行并具备自动诊断功能，可根据运行情况方便地进行无扰动切换。继电保护控制核心采用S7200型PLC可编程控制器。CPU功能强大、节点容量大、扩展数量多、单柜机组PLC就地安装控制，就地实现各项控制和保护，使保护有效可靠，在传送给上位机，实现就地远方控制。25极化电源在整流柜主电路掉电或电解槽停车检修期间，及时投入极化电源可以有效地保护电解槽采用可控硅脉冲封锁控制，响应速度快，同时可以在电解槽增减单元变化后调节分接装置减少极化系统装置的谐波危害。形成对离子膜电解槽的正、负2个电极及离子膜进行保护，防止离子膜电解槽正、负2个电极被腐蚀。第三节稳流工作原理31稳流电流的给定（1）就地给定。在整流控制柜上手动设定所需的运行电流，一般用于调试阶段。（2）OP一05操作器给定。点动、连续升降、快速升降。（3）上位机DCS操作给定在主控室上位机上点动、连续升降、直接输人数值。在正常运行时，操作人员可在主控室灵活控制各整流器的运行电流。彼此不受约束。实践证明，设置上述3种给定，操作灵活、快速，在需要切换某台机组时系列电流无明显波动，在计算机控制机组投入切换的过程中，各机组的输出电流值自动平均分配。可靠地保护了电解生产的需要。32计算机闭环反馈系统为了使自动稳流系统稳定可靠，运行信号的采集采用双回路形式，既有直流反馈，又有交流反馈，同时使用带有屏蔽功能的双绞线来传输信号，形成1个可靠的闭环系统。交流反馈信号取自整流变压器的阀侧电流互感器。直流信号取自直流母排上的直流互感器。直流互感器采用ZY型直流互感器，其应用霍尔感应原理制成，具有精度高，损耗低，测量准确的特点。正常情况下取直流信号为反馈信号，形成闭环负反馈系统与控制柜的给定信号通过CPU内部比较来调整直流电流的输出，从而保证稳流系统的运行稳定。3稳流过程每台整流控制柜中的自动稳流系统采用独立的电流小闭环控制系统。具有优越的稳流性能。当系统工作在自动稳流方式时，CPU对电流给定信号和反馈信号相比较，将其偏差作PI调节运算，当电网电压或负载发生变化时，输出电流也随之波动，电流反馈信号，F随着变化，经PI调节运算输出1个相应的移相控制量给触发器，使触发器输出脉冲的相位（1R角）相应地改变，从而达到调整直流输出电流，实现闭环自动稳流的目的，稳流过程可简述如下4整流柜的信号保护系统每台整流柜均配置1台整流控制屏，具有完善的保护功能。每台控制屏内配置1个PLC可编程控制器，PLC继电保护系统具有下述功能发生单只快熔熔断、整流桥臂过热、冷却水温过高等故障时报警；发生电源缺相、过流等故障时封闭脉冲使直流电流输出降到零发生操纵过电压故障、多快熔熔断、紧急停车时封闭脉冲及高压跳闸，使直流电流输出降到零；冷却水水压低于01MPA时先报警，假如在9S未消除故障。则封闭脉冲及高压跳闸，使直流电流输出降到零。第三章晶闸管整流装置的控制原理第一节晶闸管整流装置的开环控制以三相全控桥为例，晶闸管整流装置的输出电压UD与可控硅控制角之间的关系如下UD234UZLCOS（090）式中UD晶闸管整流装置输出电压；UZL整流变压器二次侧相电压；晶闸管控制角。由上式可以看出，晶闸管整流装置的输出电压与晶闸管控制角有关系。在如图1中实际上由控制电压UV决定，即当UV增加时，增大，则UD减小；当UV减小时，减小，则UD增大。所以调节UV的大小，可以控制整流装置的输出电压值。这便构成了整流装置的开环控制。第二节晶闸管整流装置的闭环控制整流装置的输出通过调节单元，来控制UD这一过程便构成了图1图2晶闸管整流装置的闭环控制。如图2所示。图中的调节单元为整个控制系统的核心，这个调节单元设计的如何，决定着整流装置能否正常工作。第三节调节单元图3调节单元的构成及原理如图3所示。图中UVF为装置UIF为装置输出电压或电流反馈信号。当只有电压反馈UVF时，整流装置工作在恒压状态下；当只有电流反馈UIF时，装置工作在恒流状态下。R1、R3、R5、C、N构成了PI调节器。PI调节器输出UY与电压反馈UVF之间的关系为由式中可以看出，UVF决定UY，从而决定整流装置的输出电压UD，这样就构成了一个自动调节系统。这一调节单元的加入，使整流装置自动工作在恒压或恒流状态。当电网波动或整流装置负载变化而引起整流装置输出电压高于输出整定值时，电压反馈UVF升高，UY也升高，则控制角增大。由整流装置输出电压公式可以看出，UD相应减小，控制角减小，使UD增大，以达到整定值。通过这种自动调节，使整流装置达到稳定电压的目的。整流装置处于恒流工作状态时，其调节过程与恒压状态的调节过程原理相同，这里不再赘述。RP1为整流装置输出电压或电流值的设置电位器，通过RP1的调整，使装置输出一定的电压或电流值。第四章过电压保护晶闸管虽然具有很多优点，但是，它们承受过电压的能力很差，这是晶闸管的主要弱点，晶闸管对过电压很敏感，当正向电压超过其正向断态重复峰值电压一定值时，就会误导通，引起电路故障；当外加反向电压超过其反向断态重复峰值电压一定值时，晶闸管将会马上损坏。因此必须研究过电压的原因及抑制过电压的方法,在各种晶闸管装置中必须采取适当的保护措施。第一节晶闸管整流装置产生过压的原因过电压产生的原因主要是供给的电功率或系统的储能发生了激烈的变化，使得系统的能量来不及转换，或者系统中原来积聚的电磁能量不能及时消散而造成的。过电压还和负载过轻有关系，过电压多数指电源部分加载负载上面的电压超过了负载承受的能力，发生的原因可能是电源部分自身性质的改变，例如电源本来是220V变12V，结果中间一些元件坏了、击穿了，又例如本来供电是220V是由2000KV过来的，变压器烧了，又例如电网的一些其他异常。还可能是电路中的另外一部分本来和这部分是串联的，前端被击穿了导致后端电压上升，过压。就像后半夜，没有用电的了，我们的电压都可能达到250V一样。其主要表现为两种类型一是开关的开、闭引起的冲击电压（也称为操作过电压）；二是雷击或其它外来冲击与干扰引起的浪涌过电压。第二节开、关引起的过电压及其保护1换向冲击电压包括关断过电压和换向振荡过电压。换向过电压是由于晶闸管的电流降为零时（即关断时）器件内部各结层残存载流子复合所产生的，所以又叫做载流子积蓄效应引起的过电压。此外，换向过电压之后，由于电感、电容形成共振产生振荡电压，出现换向振荡过电压。其值与换向结束后反向电压有关，反向电压越高，则过电压值也越大，可达到工作电压峰值的56倍。其电路为图4所示。图4（2）交流侧电源接通、断开产生的过电压、由于电源变压器绕组的分布电容、漏抗的存在，当开关的开、闭或交流侧熔断器熔断时，分布参数组成的耦合电路、谐振电路、电容分压等因素引起过电压，其值也在正常工作电压的210倍之多。一般来说，开、关速度越快，过电压越高，在空载情况下断开回路将会有更高的过电压。交流侧操作过电压同样是以尖峰电压的形式叠加在电路正常工作电压上，对晶闸管形成威胁。（3）直流侧产生的过电压根据LDI/DT的关系，如被切断回路的电感量大或者切断时的电流值大，都会产生比较大的过电压。这种情况常出现于切除负载、正在导通的晶闸管开路或者是快速熔断器熔体烧断等原因引起的电流突变。（4）开关过电压的保护针对形成过电压的不同原因，可以采取不同的抑制方法，如减少过电压源，使用电压幅值衰；抑制过电压能量上升的速率，延缓已产生的能量消散速度，并增加其消散的途径；采用电子线路进行保护。最常用的是在回路中接入吸收能量的元件，称吸收回路或缓冲回路。图5图5所示的阻容元件是用于吸收晶闸管关断时的过电压，途中L为回路漏感，电容C起主要的吸收尖峰过电压能量的作用，为了防止LC串联谐振是在电容两端产生更高的谐振电压，在电容回路中串入阻尼电阻R。抑制过电压的RC吸收回路在交流侧的几种不同接法如图5所示。图6中将RC吸收回路接于整流桥的直流侧，只需单个电解电容即可。图6第三节浪涌过电压的保护上述阻容吸收电路的时间常数是固定的，对于时间短、峰值高、能量大的过电压来不及放电，抑制过电压的效果较差，一般在变流装置的进、出线端并接压敏电阻等非线性元件。压敏电阻是以氧化锌为基体的金属氧化物非线性电阻，其结构为两个电极，电极之间填充氧化铋等晶粒界层。在正常电压作用下晶粒界层呈高阻态，仅有小于100A的漏电流；过电压时引起的电子雪崩，晶粒界层迅速变成低阻抗，使电流迅速增大，而泄漏能量抑制过电压，起到保护晶闸管的作用。压敏电阻具有伏安特性及以下主要参数（1）标称电压U1MA指压敏电阻流过1MA直流电流时，压敏电阻两端的电压值。（2）通流容量是用前沿8S,脉宽20S的波形冲击电流，每隔5MIN冲击一次，共冲击10次，标称电压变化在10以内的最大冲击电流值来表示。（3）残压比U/U1MA放电电流达到规定值Y时的电压U与标称电压U1MA之比。压敏电阻的标称电压选择可按下式考虑U1MA13U取系列值2式中U压敏电阻两端正常工作是承受的电压有效值（V）。压敏电阻的通流容量选择原则是允许通过的最大电流应大于泻放过电压是流过压敏电阻的实际浪涌电流峰值。如图7所示，将压敏电阻接于交流输入侧的单项联结和三相星形联结法，实用中还可以将压敏电阻与桥臂功率电子器件并、三相交流输入侧三角形联结法及并联于整流输出端作为直流侧过电压保护。压敏电阻通容量大，残压低；抑制过电压能力强，平时漏电流小，放电后不会有续流，元件的标称电压数值广，便于用户选择，伏安特性对称，对于交、直流或正、负浪涌电压均有较好的吸收效果，因此用途广泛。图7第五章过电流保护由于半导体器件体积小、热容量小，一旦发生过电流时，温度就会急剧上升而可能把PN结烧坏，造成元件内部短路或开路。特别像晶闸管这类高电压大电流的功率器件，结温必须受到严格的限制，当晶闸管中流过大于额定值的电流时，热量来不及散发，使得结温迅速升高，最终将导致结层被烧毁。过电流多数指针对电源部分的，负载电流相对电源的额定电流过大。例如负载短路，负载部分设备热性能差，负载功率增加等等大于回路导体额定载电流量的回路电流都是过电流。它包括过载电流和短路电流。其区分是回路绝缘损坏前的过电流称作过载电流；绝缘损坏后的过电流称作短路电流。过载电流电气回路因所接用电设备过多或所供设备过载（例如所接电动机的机械负载过大）等原因而过载。其电流值不过是回路载流量的不多倍，其后果是工作温度超过允许值，使绝缘加速劣化，寿命缩短，它并不直接引发灾害。（2）短路电流当回路绝缘因种种原因（包括过载）损坏，电位不相等的导体经阻抗可忽略不计的故障点而导通，这被称作短路。由于这种短路回路的通路全为金属通路，这种短路被归为金属性短路，其短路电流值可达回路导体载流量的几百以至几千倍，它可产生异常高温或巨大的机械应力从而引起种种灾害。第一节晶闸管整流装置产生过流的原因产生过电流的原因有多种多样，主要可以分为两类一类是由于整流电路内部原因,如整流晶闸管损坏,触发电路或控制系统有故障等其中整流桥晶闸管损坏类较为严重,一般是由于晶闸管因过电压而击穿,造成无正、反向阻断能力，它相当于整流桥臂发生永久性短路，使在另外两桥臂晶闸管导通时，无法正常换流，因而产生线间短路引起过电流另一类则是整流桥负载外电路发生短路而引起的过电流，交流电压过高、过低或者缺相；负载过载或短路及线路有轻微短路的地方等等，都是导致晶闸管过流因素。这类情况时有发生，因为整流桥的负载实质是逆变桥,逆变电路换流失败，就相当于整流桥负载短路。另外，如整流变压器中心点接地，当逆变负载回路接触大地时，也会发生整流桥相对地短路。对于晶闸管整流装置中的过流保护方式很多，如快速熔断器保护、快速电流继电器保护、自动空气断路器保护和电子回路保护等，主要介绍以几种第二节快速熔断器保护快速熔断器保护是最简单有效的过电流保护元件。快速熔断器的熔体是由银质熔丝埋于石英砂内。它与普通熔断器相比，具有快速熔断的特性，在通常的短路过电流时，熔断时间小于20MS，可在晶闸管损坏之前，快速切断短路故障。快速熔断器的使用由图8所示，在桥臂中串接熔断器的保护效果最好，但使用的熔断器较多。在直流侧接一只熔断器，它表示只能保护负载的故障情况，当晶闸管本身短路时，则无法起保护作用。选择快速熔断器要注意到（1）快速的额定电压应大于线路正常工作电压有效值（2）快速熔断器额定电流应大于或等于熔体的额定电流，如图所示，串于桥臂中的快速熔断器熔体的额定电流有效值可按下式求取157ITIFITM式中IT被保护晶闸管的额定电流IF熔断器熔体电流有效值IT流过晶闸管电流有效值。图8第三节电子回路作整流装置的过流保护根据多年的实际经验，我们采用电子回路作整流装置的过流保护措施，其原理见图9所示。图9晶闸管触发脉冲是由一个电平信号UK来控制，当UK为“1”电平时，可控硅触发脉冲关断，则整流装置输出为0。当UK为“0”电平时，可控硅触发脉冲正常输出，则整流装置输出电压为UD。图9中，R1，R2，N组成比较器，通过RP1来设置过流保护值；V1为钳位二极管，UK为晶闸管触发脉冲输出的控制信号。当整流装置输出电流超出额定值的20时，电流反馈UIFURP1，则比较器输出为“0”电平，使三极管V2截止，此时UK为“1”电平，使整流装置输出电压为0。钳位二极管V1保证系统在出现过流时，比较器输出电位为“0”电平，使整流装置可靠关断。这种过流保护电路的设计，确保了在整流装置输出正负极短路时，不致于损坏装置中的任何元件。实践证明，这种电路工作极为可靠。第六章限流保护限流保护是在整流装置工作在恒压状态下所加入的一种保护措施。当整流装置输出电流超过额定值时，这种保护能使整流装置的输出电压降低，并使装置继续运行，如图10所示。图10电流反馈信号UIF经过运算放大器放大，再经过反相器倒相后，与电压反馈信号UVF通过选通电路相迭加在一起，做为PI调节器的输入。这里UIFR7/R5（R2/R1UIFR2/R3URP1）运算放大器N1与反相器N2完成电流反馈信号的放大作用。电路应该这样设计和调整，当整流装置输出电流超出输出电流额定值，即|UIF|URP1|时，保证UIFUVF；当整流装置输出电流低于输出电流额定值即|UIF|时，UUIFUV2当UIF时，UUVFUV1UV1二极管V1的管压降，UV2二极管V2的管压降。综上所述，电流反馈与电压反馈经选通电路后，保证只有一个信号作为PI调节器的输入。也就是说，当整流装置输出电流超出电流额定值时，则只有电流反馈作为PI调节器的输入，那么整流装置处于恒流工作状态。当整流装置输出电流低于电流额定值时，只有电压反馈作为PI调节器的输入，则整流装置工作在恒压状态下。由此可见，整流装置只有加入限流保护后，在超负荷运行时，电流能受到有效的抑制，元件不会被损坏，装置能得到可靠的保护。在实际工作中，用于给蓄电池充电的整流装置，就经常工作在限流状态下。比如，在为蓄电池恒压充电时，由于电池初始电压很低，整流装置的输出电压与电池端电压之间的压差较大，则充电电流很大，超出整流装置输出的额定电流，但由于整流装置中设有限流作用，装置便可在额定输出状态下恒流运行，随着电池电压的上升，使整流装置逐步脱离限流环节，自动转为恒压工作状态。图11给出了整流装置在为蓄电池充电时的电压、电流与时间的关系曲线。图11第七章过电压保护与过电流保护的区别过电压保护是防止被保护元件的绝缘完好而采取的手段，即被保护元件上出现高于整定电压（整定电压小于元件绝缘击穿电压）时，过电压保护动作，即对地放电，从而消除过电压对保护元件的危害。过电流保护是防止被保护元件的载流部分通过一定电流而不损坏，而通过电流超过其最大电流时动作，切断电路，保护元件个载流部分完好而装设的保护。过电流及过电压保护设备过压保护器精密电器设备用之民用时当地电压不稳。或与某工厂供电有关系常出现民用电串入高压烧毁家用电器。过流保护器如果在给电池充电时,这块电池内部发生短路造成电流过大,会烧坏充电器,有了过流保护器,有不会发生烧坏电器设备。第八章过压、过流保护在电网中的应用当电网电压在额定范围内时，继电器K1不动作，K2动作闭合，L2（绿灯）点亮指示，负载接通工作。当电网电压超过额定值时，变压器T1二次侧输出也随之升高，经电阻R2、R3、RP1使晶闸管VTH1导通，继电器KL吸合，VL1（红灯）点亮指示，K1常闭触点断开负载。当负载电路短路或超过额定输出功率时，电感互感器T2的W2侧感应电压升高，经整流二极管VD1、电阻R1和R4、电位器RP3使晶闸管VTH1导通，继电器动作吸合，断开负载电路。调试用调压器把电压调到180V后，接人本电路，调节RP2，使晶闸管VTH2导通，继电器K2吸合（低于175V时保证VTH2能够截止，K2断开）；再次调节调压器，使输出电压至240V，调节RP1，使VTH1导通，继电器K1吸合（在低于235V时保证VTH1截止，继电器K1能够释放）。过电流保护调节接入3000W的负载，调节RP3，使继电器K1能够吸合为止。家庭用电功率一般在3000W以下，如需大负载，可调节RP3改变额定负载。元器件选择电感互感器T2用MX02000型磁环，W1用12MM的漆包线绕5匝，W2用02MM的漆包线绕600匝晶闸管采用MCR1008；继电器K1、K2选用24V10A以上的电磁继电器。1单相半波整流晶闸管在正向电压下不导通的电角度为控制角（又称移相角），用表示，而导通的电