论文部分内容阅读
【摘 要】本文对电力电子器件应用于电路中所需要面对的一些共性问题，如驱动、保护和串并联等问题进行介绍，从而使读者初步掌握应用电力电子器件时解决这些问题的基本思路和方法。
【关键词】电力电子器件；共性问题
电力电子器件是电力电子电路的基础。在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路被称为主电路。电力电子器件是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。
1.电力电子器件器件的保护
在电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择合适，驱动电路设计良好外，采用合适的过电压保护、过电流保护、du/dt保护也是必要的。
1.1过电压的产生及过电压保护
电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内因过电压两类。外因过电压主要来自雷击和系统操作过程等外因，包括操作过电压和雷击过电压。内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程。包括换相过电压和关断过电压。图1示出了过电压抑制措施及配置位置，各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。
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
1.2过电流保护
电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流。过电流分过载和短路两种情况。图2给出了各种过电流保护措施及其配置位置，其中快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器是较为常用的措施。一般电力电子装置均同时采用几种过电流保护措施，以提高保护的可靠性和合理性。在选择各种保护措施时应注意相互协调。通常，电子电路作为第一保护措施，快速熔断器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。
采用快速熔断器（简称快熔）是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。
快熔对器件的保护方式可分为全保护和短路保护两种。全保护是指过载、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。短路保护是指快熔只在短路电流较大的区域起保护作用。
对一些重要的且易发生短路的晶闸管设备，或者工作频率较高、很难用快速熔断器保护的全控型器件，需要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，这对器件过电流的响应是最快的响。
1.3缓冲电路
缓冲电路又称吸收电路，其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt、或者过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。
2.电力电子器件器件的串联和并联使用
对较大型的电力电子装置，当单个电力电子器件的电压或电流定额不能满足要求时，往往需要将电力电子器件串联或并联起来工作，或者将电力电子装置串联或并联起来工作。
2.1晶闸管的串联
当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以用两个以上同型号器件相串联。理想的串联希望各器件承受的电压相等，但实际上因器件特性的分散性，即使是标称定额相同的器件之间其特性也会存在差异，一般都会存在电压分配不均匀的问题。
串联的器件流过的漏电流总是相同的，但由于静态伏安特性的分散性，各器件所承受的分压是不等的。若外加电压继续升高，则承受电压高的器件将首先达到转折电压而导通，使另一个器件承担全部电压也导通，两个器件都失去控制作用。同理，反向时，因伏安特性不同而不均压，可能使其中一个器件先反向击穿，另一个随之击穿。这咱由于器件静态特性不同而造成的均压问题称为静态不均压问题。
为达到静态均压，首先应选用参数和特性尽量一致的器件，此外可以采用电阻均压。
2.2晶闸管的并联
大功率晶闸管装置中，常用多个器件并联来承担较大的电流。同样，晶闸管并联就会分别因静态和动态特性参数的差异而存在电流分配不均匀的问题。均流不佳，有的器件电流不足，有的过载，有碍提高整个装置的输出，甚至造成器件和装置损坏。
均流的首要措施是挑选特性参数尽量一致的器件，此外还可以采用均流电抗器。同样，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。
参考文献
[1]王兆安 刘进军 电力电子技术[M] 北京：机械工业出版社2009年7月
[2]天津电气传动设计研究所 电气传动自动化技术手册[M] 北京：机械工业出版社2005年7月
[3]Leo Lorenz. Power semiconductors and application[C]//Course lecture notes of Xi’an Jiaolong University. 2007年
（工作单位：黑龙江省电力有限公司信息通信分公司）
【关键词】电力电子器件；共性问题
电力电子器件是电力电子电路的基础。在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路被称为主电路。电力电子器件是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。
1.电力电子器件器件的保护
在电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择合适，驱动电路设计良好外，采用合适的过电压保护、过电流保护、du/dt保护也是必要的。
1.1过电压的产生及过电压保护
电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内因过电压两类。外因过电压主要来自雷击和系统操作过程等外因，包括操作过电压和雷击过电压。内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程。包括换相过电压和关断过电压。图1示出了过电压抑制措施及配置位置，各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。
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
1.2过电流保护
电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流。过电流分过载和短路两种情况。图2给出了各种过电流保护措施及其配置位置，其中快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器是较为常用的措施。一般电力电子装置均同时采用几种过电流保护措施，以提高保护的可靠性和合理性。在选择各种保护措施时应注意相互协调。通常，电子电路作为第一保护措施，快速熔断器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。
采用快速熔断器（简称快熔）是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。
快熔对器件的保护方式可分为全保护和短路保护两种。全保护是指过载、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。短路保护是指快熔只在短路电流较大的区域起保护作用。
对一些重要的且易发生短路的晶闸管设备，或者工作频率较高、很难用快速熔断器保护的全控型器件，需要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，这对器件过电流的响应是最快的响。
1.3缓冲电路
缓冲电路又称吸收电路，其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt、或者过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。
2.电力电子器件器件的串联和并联使用
对较大型的电力电子装置，当单个电力电子器件的电压或电流定额不能满足要求时，往往需要将电力电子器件串联或并联起来工作，或者将电力电子装置串联或并联起来工作。
2.1晶闸管的串联
当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以用两个以上同型号器件相串联。理想的串联希望各器件承受的电压相等，但实际上因器件特性的分散性，即使是标称定额相同的器件之间其特性也会存在差异，一般都会存在电压分配不均匀的问题。
串联的器件流过的漏电流总是相同的，但由于静态伏安特性的分散性，各器件所承受的分压是不等的。若外加电压继续升高，则承受电压高的器件将首先达到转折电压而导通，使另一个器件承担全部电压也导通，两个器件都失去控制作用。同理，反向时，因伏安特性不同而不均压，可能使其中一个器件先反向击穿，另一个随之击穿。这咱由于器件静态特性不同而造成的均压问题称为静态不均压问题。
为达到静态均压，首先应选用参数和特性尽量一致的器件，此外可以采用电阻均压。
2.2晶闸管的并联
大功率晶闸管装置中，常用多个器件并联来承担较大的电流。同样，晶闸管并联就会分别因静态和动态特性参数的差异而存在电流分配不均匀的问题。均流不佳，有的器件电流不足，有的过载，有碍提高整个装置的输出，甚至造成器件和装置损坏。
均流的首要措施是挑选特性参数尽量一致的器件，此外还可以采用均流电抗器。同样，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。
参考文献
[1]王兆安 刘进军 电力电子技术[M] 北京：机械工业出版社2009年7月
[2]天津电气传动设计研究所 电气传动自动化技术手册[M] 北京：机械工业出版社2005年7月
[3]Leo Lorenz. Power semiconductors and application[C]//Course lecture notes of Xi’an Jiaolong University. 2007年
（工作单位：黑龙江省电力有限公司信息通信分公司）