第二章 器件3--保护ppt课件

1、电力电子电路与器件的保护电力电子电路与器件的保护 The Protection of Power Electronic Devices and Circuits 主讲：伍文俊主讲：伍文俊 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术- 外部过电压：外部过电压： 操作过电压：拉合闸、器件关断引起操作过电压：拉合闸、器件关断引起 浪涌电压：雷击等引起，由电网进浪涌电压：雷击等引起，由电网进入装置入装置 内部过电压：内部过电压： 电力电子电路的换相等引起。电力电子电路的换相等引起。一、过电压产生的原因一、过电压产生的原因9.1 9.1 过电压保护过电压保护(Over-voltage

2、 Protection)(Over-voltage Protection)二、过电压的保护方法二、过电压的保护方法电路法器件法(RC保护、压敏电阻、硒堆等）自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术- 1、阻容保护、阻容保护 单相三相Y，均可）整流式可以用于对电路的保护，也可以用于对器件的保护。1装置的输入输出保护2器件的保护并联接于器件两端。自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-3) 3) 限制合闸过电压限制合闸过电压 三相变压器星形中点通过电容接地，或次级绕组并联三相变压器星形中点

3、通过电容接地，或次级绕组并联电容，以防止原边合闸而将高压耦合至副边，也可在原副电容，以防止原边合闸而将高压耦合至副边，也可在原副边间加屏蔽层。边间加屏蔽层。三相时的情况：三相时的情况：单相时的情况：单相时的情况：自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-4) RC抑制空载原边拉闸时的过电压5) 5) 用避雷器防止雷击过电压损坏元件用避雷器防止雷击过电压损坏元件2 2、 关断缓冲吸收电路关断缓冲吸收电路snubber circuitsnubber circuitR：限制GTR通时电容放电电流；VD：GTR关断时将R短路，增加过电压保护效果。 自动化与信工程学院电气系自动化与

4、信工程学院电气系-电力电子技术- 3、非线性器件保护 1硒堆硒堆伏安特性接法几种保护？自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-选择硒片串联数mvVUn)5 . 13 . 1 (Uv：需要保护的电路或器件实际承受电压最大值；Vm：每片硒片最大耐压。特点 a、过电压时击穿保护，过压消失后恢复原特性； b、多次使用或长期不用反向电压会上升。2压敏电阻压敏电阻伏安特性正常工作：漏电流小，损耗小 过压时：IY达数千安培，击穿时动态电阻 很小，允许浪涌电流大，抑制过 压能力强，时间短。 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术- 主要参数 a、标称电压额定电压

5、U1mA：流过1mA电流时的端电压；c、 残压比：残压比：Uy/ U1mA越接近于越接近于1越好）越好） b b、残压、残压UyUy：放电电流达规定：放电电流达规定IyIy值时压敏电阻两端电压；值时压敏电阻两端电压； 选择 mmAUU) 3 . 115. 1 (1Um：被保护的电路或元件的最大耐压；特点 a、每次击穿后标称电压会下降； b、响应快。接法同RC阻容保护自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-9.2 9.2 过电流保护过电流保护(Over-current Protection)(Over-current Protection)一、过电流产生的原因一、过电流产

6、生的原因1、负载变化或短路；2、电源电压的突变；3、换流失败脉冲延时、丢脉冲等）；4、电力电子器件故障反向击穿。二、过电流保护的常用方法二、过电流保护的常用方法电路保护法器件保护法熔断器、断路器、短路器等自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-1、熔断器1类型插入式，大容量；螺旋式，小容量插入式，大容量；螺旋式，小容量 交流侧电流有效值交流侧电流有效值元件电流元件电流 能保护元件能保护元件 仅对负载仅对负载短路等起作用。短路等起作用。2接法自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-4选用原则：额定电压大于线路正常工作电压；熔体额定电流有效值）实际电

7、流IT校验：dti2TKRAVTIII)(57. 13主要参数：额定电压：熔断器分断后能长期承受的电压有效值；额定电流：熔断器能长期通过的电流有效值。允通能量：dti2所保护器件的自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-2、快速直流开关或过电流继电器等、快速直流开关或过电流继电器等容量排序：短路器、断路器、隔离开关、继电器容量排序：短路器、断路器、隔离开关、继电器速度排序：短路器、快速直流开关、继电器、断路器速度排序：短路器、快速直流开关、继电器、断路器3、开通缓冲吸收电路、开通缓冲吸收电路snubber circuit主要针对全控型器件主要针对全控型器件-串电感串电感

8、 LS：使iC上升慢 RS：GTR关断后，续流电流下降 VD：GTR通时，隔离RS旁路作用 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术- 1、di/dt承受能力 抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件局部导通电流密度，降低开通损耗。9.3 di/dt9.3 di/dt及及du/dtdu/dt保护保护(di/dt and du/dt Protection)(di/dt and du/dt Protection)一、一、di/dt保护保护 2、产生di/dt过电流的原因 a、RC保护放电； b、电源向电容充电； c、负载短路； d、并联元件先通者di/dt较大 3、保护

9、方法 a、串电感； b、开通缓冲吸收。 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术- 1 1、du/dtdu/dt承受能力承受能力 吸收器件的关断过电压和换吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制相过电压，抑制du/dtdu/dt，防止误导，防止误导通，降低关断损耗；通，降低关断损耗；二、二、du/dt保护保护 2、产生du/dt过电压的原因 a、操作、雷击过电压等； b、换相过电压。 3、保护方法 a、RC阻容保护； b、关断缓冲吸收电路。 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-一、晶闸管的串联一、晶闸管的串联均压均压1 1、静态均压、静态均压 原

10、因：正反向阻断特性不同时，通过相同电流，各元件受压大不原因：正反向阻断特性不同时，通过相同电流，各元件受压大不相同相同 9.4 9.4 串并联保护串并联保护(Series and Parallel Protection)(Series and Parallel Protection)静态均压：正向或反向阻断时的均压；动态均压：开通或关断过程中的均压。方法：方法：1选静态特性一致的管子；选静态特性一致的管子；2晶闸管上并联小电阻。晶闸管上并联小电阻。 RjRj阻断电阻阻断电阻 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-2 2、动态均压、动态均压 原因：晶闸管开关特性一致时，

11、通原因：晶闸管开关特性一致时，通过相同电流，各元件受压大不相同过相同电流，各元件受压大不相同 方法：方法：1选动态特性一致的管子；选动态特性一致的管子；2晶闸管上并联晶闸管上并联RC；3强触发。强触发。 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-二、晶闸管的并联二、晶闸管的并联均流均流静态均流：通态时的均流；动态均流：开通或关断过程中的均流。1、静态均流、静态均流 原因：导通时通态特性不一致，承受同样电压但电流大小不一样；原因：导通时通态特性不一致，承受同样电压但电流大小不一样； 方法：方法：1选静态特性一致的管子；选静态特性一致的管子；2晶闸管上串联电阻。晶闸管上串联电

12、阻。 通态电阻通态电阻 R R自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-2、动态均流、动态均流 原因：开关过程中开关特性不一致，承受同样电压但电流大小不一原因：开关过程中开关特性不一致，承受同样电压但电流大小不一样；样； 方法：方法：1选动态特性一致的管子；选动态特性一致的管子；2强触发；强触发；3采用均流变压器。采用均流变压器。 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-电力电力MOSFET并联运行的特点并联运行的特点Ron具有正温度系数，具有电流自动均衡的能力，容具有正温度系数，具有电流自动均衡的能力，容易并联。易并联。注意选用注意选用Ron、UT、Gfs和和Ciss尽量相近的器件并联。尽量相近的器件并联。电路走线和布局应尽量对称。电路走线和布局应尽量对称。可在源极电路中串入小电感可在源极电路中串入小电感,起到均流电抗器的作用。起到均流电抗器的作用。 IGBT并联运行的特点并联运行的特点在在1/2或或1/3额定电流以下的区段，通态压降具有负的额定电流以下的区段，通态压