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1、中频电源的过电流和过电压的保护中频电源装置的主电路采用品闸管半导体器件，这类器件承受过电压，过电流的能力很差，而中频电源的运行情况比较复杂，负载变化剧烈，出现短路，开路，过电压，过电流的几率较高，必须采取妥善保护措施，以确保装置安全运行。品闸管中频电源的过流过压保护，一种是在适当的地方安装保护器件如在工频电源进线侧安装RC吸收电路，用以抑制由外电路涌入中频电源的雷击过电压和操作过电压，在晶闸管上用接快速熔短器用以保护过电流对晶闸管的损坏，另一种是检测中频电源的输出电压和输入电流，当电压或电流超过允许值时借助整流触发控制系统使整流桥工作于有源逆变状态，或封锁整流输出脉冲使整流桥输出电压为零。整流
2、晶闸管阻容吸收元件的选择电容的选择：C=(2.5-5)X10的负8次方XIfIf=0.367IdId-直流电流值如果整流侧采用500A的晶闸管可以计算C=(2.5-5)X10的负8次方X500=1.25-2.5叱F选用2.5fF,1kv的电容器电阻的选择：R=(2-4)X535)/If=2.14-8.56选才?10欧PR=(1.5X(pfvX2Ttfc)的平方X10的负12次方XR)/2Pfv=2u(1.5-2.0)u-三相电压的有效值晶闸管的保护措施品闸管元件的主要弱点是承受过电流和国电压的能力很差，即使短时间的过流和过电压，也可能导致晶闸管的损坏，所以必须对它采用适当的保护措施。1 .过电
3、流保护品闸管出现过电流的主要原因是过载、短路和误触发。过电流保护有以下几种：快速容断器快速容断器中的溶丝是银质的，只要选用适当，在同样的过电流倍数下，它可以在晶闸管损坏前先溶断，从而保护了品闸管。过电流继电器当电流超过过电流继电器的整定值时，过电流继电器就会动作，切断保护电路。但由于继电器动作到切断电路需要一定时间，所以只能用作品闸管的过载保护。过载截止保护利用过电流的信号将品闸管的触发信号后移，或使晶闸管得导通角减小，或干脆停止触发保护品闸管。2 .过电压保护过电压可能导致晶闸管的击穿，其主要原因是由于电路中电感元件的通断、熔断器熔断或晶闸管在导通与截止间的转换。对过压保护可采用两种措施阻容
4、保护阻容保护是电阻和电容串联后，接在晶闸管电路中的一种过电压保护方式，其实质是利用电容器两端电压不能突变和电容器的电场储能以及电阻使耗能元件的特性，把过电压的能量变成电场能量储存在电场中，并利用电阻把这部分能量消耗掉。第二种是硒堆保护。过流保护在可控硅整流装置中的应用前言可控硅整流装置不论在电力系统还是在现代工业的各行各业中已得到广泛应用。如冶金行业中，应用于金属冶炼；化工行业中，应用于电解、电镀；在电力系统中，既可作为系统控制、保护的工作电源，同是又可作为蓄电池的充电装置。可控硅整流装置要安全运行，必须有可靠的保护措施。在整流装置过载或者输出短路时，保护措施能起到安全保护作用，使装置不受损坏
5、。我们把这种保护功能，归结为限流保护和过流保护。这两种保护是否可靠，直接影响产品的质量，代表着产品的水平。1可控硅整流装置的控制原理1.1 可控硅整流装置的开环控制以三相全控桥为例，可控硅整流装置的输出电压Ud与可控硅控制角a之间的关系如下：Ud=1.35Uzlcosa式中：Ud-可控硅整流装置输出电压；Uzl一整流变压器二次侧线电压；a可控硅控制角。由上式可以看出，可控硅整流装置的输出电压与可控硅控制角a有关系。在如图1中a实际上由控制电压Uy决定，即当Uy增加时，a增大，则Ud减小；当Uy减小时，a减小，则Ud增大。所以调节Uy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
6、控制。+15V图1图21.2 可控硅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这一过程便构成了可控硅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。1.3 调节单元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、R3R5C、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：Uy=Kl-e由）U就由式中可以看出，Uvf决定Uy,从而决定整流装置的输出电压Ud
7、,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a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a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。当整流装置输并使装置继续运2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
8、护措施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,行，如图4所示。R9图4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UIf=R7/R5(R2/R1?Uif+R2/R3?URPJ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UIF，Uvf;当整流装置输出电流低于输出电流额定值即|UIf|URP1|时，UIF，Uvf,而选通电路能保证：当UIF，时，U，=UIF，-Uv2当UIF，时，U=Uvf-Uv
9、1Uv1一二极管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，则整流装置工作在包压状态下。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,在为蓄电池包压充电时，由于电池初始电压很低，整流装置的输出电压与电池
10、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5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。U(I)3过流保护用在可控硅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。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6所示。可控硅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00当Uk为“0”电平时
11、，可控硅触发脉冲正常输出，则整流装置输出电压为U&图6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为可控硅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，止匕时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。4结语限流、过流保护在可控硅整流装置中的完善，使整流装置运行起来更加安全可靠。
12、这种保护措施不仅适用于可控硅整流装置，而且同样适用于开关电源和其它直流稳压装置，在电力系统中，为无人职守提供了可能，并为全自动整流装置的诞生奠定了基础。晶闸管保护电路品闸管的保护电路，大致可以分为两种情况：一种是在适当的地方安装保护器件，例如，R-C阻容吸收回路、限流电感、快速熔断器、压敏电阻或硒堆等。再一种则是采用电子保护电路，检测设备的输出电压或输入电流，当输出电压或输入电流超过允许值时，借助整流触发控制系统使整流桥短时内工作于有源逆变工作状态，从而抑制过电压或过电流的数值。一品闸管的过流保护.品闸管设备产生过电流的原因可以分为两类：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
13、控制系统有故障等；其中整流桥品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，使在另外两桥臂品闸管导通时，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，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。1.对于第一类过流，即整流桥内部原因引起的过流，以及逆变器负载回路接地时，可以采用第一种保护措施，最常见的就是接入快速熔短器的方式。见图1。快速熔短器的接入方式共有三种，
14、具特点和快速熔短器的额定电流见表1。图1:快递熔短器的接入方法表1:快速熔短器的接入方式、特点和额定电流方式特点额定电流IRN备注A型熔短器与每一个元件串联，能可靠地保Irn1.57ItIt：晶闸管逋态护人-个兀件电流B型能在交流、直流和元件短路时起保护作用，具可靠性稍有降低IRNK：ID系数a见表2Kc：交流侧线电流与ID之比Id：整流输出电流C型直流负裁侧有故障时动作，元件内部短路时不能起保护作用IRNIDId：整流输出电流表2:整流电路型式与系数KC的关系表型式单相全波单相桥式三相三相桥式八相零式八相曲折双Y带平衡电抗器系数Kc|电感负载|0.70710.5770.8160.1080.2
15、89电阻负裁|0.785|1.110.5780.8180.4090.2902.对于第二类过流，即整流桥负载外电路发生短路而引起的过电流，则应当采用电子电路进行保护。常见的电子保护原理图如下过流整定给定偏移.，图2:过流保护原理图一品闸管的过压保护.品闸管设备在运行过程中，会受到由交流供电电网进入的操作过电压和雷击过电压的侵袭。同时，设备自身运行中以及非正常运行中也有过电压出现。1.过电压保护的第一种方法是并接R-C阻容吸收回路，以及用压敏电阻或硒堆等非线性元件加以抑制。见图3和图4。图5：过压保护原理图电流上升率、电压上升率的抑制保护图值串联电感抑制回路2.过电压保护的第二种方法是采用电子电路进行保护。常见的电子保护原理图如下：触发系统过压整定给定偏移图3二阻容三角抑制过电压图4:后触电距或的堆抑制过电不比较那1.电流上升率di/dt的抑制品闸管初开通时电流集中在靠近门极的阴极表面较小的区域，局部电流密度很大，然后以0.1mm*s的扩展
