問(wèn)題25 電力電子裝置的保護(hù)措施主要有哪些？

在電力電子裝置中，除了選擇合適的電力電子器件及其驅(qū)動(dòng)電路外，采用合適的過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、du/dt保護(hù)和di/dt保護(hù)也是非常必要的。

1．過(guò)電壓的產(chǎn)生原因和保護(hù)措施

電力電子裝置可能出現(xiàn)的過(guò)電壓主要包括外因過(guò)電壓和內(nèi)因過(guò)電壓。外因過(guò)電壓主要來(lái)自雷擊和系統(tǒng)中的操作過(guò)程（如分閘、合閘等），而內(nèi)因過(guò)電壓主要來(lái)自電力電子裝置內(nèi)部器件的開關(guān)過(guò)程。過(guò)電壓產(chǎn)生的原因如圖3-9所示。

針對(duì)過(guò)電壓形成的不同原因，可采用不同的抑制方法。常在回路中接入吸收能量的元件，形成吸收回路。

圖3-10所示為晶閘管變流裝置過(guò)電壓保護(hù)措施及其配置位置，各電力電子裝置可視具體情況只采用其中的幾種。其中主電路和整流式阻容保護(hù)為抑制內(nèi)因過(guò)電壓的措施，其功能已屬緩沖電路的范疇。在抑制外因過(guò)電壓的措施中，采用RC過(guò)電壓抑制電路最為常見，其典型連接方式如圖3-11所示。

RC過(guò)電壓抑制電路可接于供電變壓器的兩側(cè)（供電網(wǎng)一側(cè)稱網(wǎng)側(cè)，電力電子電路一側(cè)稱閥側(cè)），或電力電子電路的直流側(cè)。對(duì)大容量的電力電子裝置，可采用反向阻斷式RC電路。

2．過(guò)電流保護(hù)措施

電力電子電路運(yùn)行不正?；蛘甙l(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)發(fā)生過(guò)電流。過(guò)電流分過(guò)載和短路兩種情況。

圖3-12所示為過(guò)電流保護(hù)措施及其配置位置，其中采用的快速熔斷器、直流快速斷路器和過(guò)電流繼電器是較為常用的措施。一般的電力電子裝置均同時(shí)采用幾種過(guò)電流保護(hù)措施，以提高保護(hù)裝置的可靠性和合理性。在選擇保護(hù)措施時(shí)應(yīng)注意相互協(xié)調(diào)。通常，電子電路作為第一保護(hù)措施，快速熔斷器僅作為短路時(shí)的部分區(qū)段的保護(hù)，直流快速斷路器整定在電子電路動(dòng)作之后實(shí)現(xiàn)保護(hù)，過(guò)電流繼電器整定在過(guò)載時(shí)動(dòng)作。

采用快速熔斷器（簡(jiǎn)稱快熔）是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣的一種過(guò)電流保護(hù)措施。

快速熔斷器對(duì)器件的保護(hù)方式可分為全保護(hù)和短路保護(hù)兩種。全保護(hù)是指不論過(guò)載還是短路均由快熔進(jìn)行保護(hù)，此方式只適用于小功率裝置或器件使用裕度較大的場(chǎng)合。短路保護(hù)方式是指快熔只在短路電流較大的區(qū)域起保護(hù)作用，此方式必須與其他過(guò)電流保護(hù)措施相配合使用。

對(duì)重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設(shè)備，或者工作頻率較高、難以進(jìn)行快熔保護(hù)的全控型器件，需采用電子電路進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)。除了對(duì)電機(jī)起動(dòng)的沖擊電流等變化較慢的過(guò)電流可以利用控制系統(tǒng)本身調(diào)節(jié)器對(duì)電流的限制作用之外，還需要指定專門的過(guò)電流保護(hù)電子電路，檢測(cè)到過(guò)電流之后直接調(diào)節(jié)觸發(fā)或驅(qū)動(dòng)電路，或者關(guān)斷被保護(hù)器件。此外，常在全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置過(guò)電流保護(hù)環(huán)節(jié)，它對(duì)器件過(guò)電流的響應(yīng)是最快的。

3．緩沖電路

緩沖電路（Snubber Circuit）又稱為吸收電路，其作用是抑制電力電子器件的內(nèi)因過(guò)電壓、du/dt，或者過(guò)電流、di/dt，減少器件的開關(guān)損耗。緩沖電路可分為關(guān)斷緩沖電路和開通緩沖電路。關(guān)斷緩沖電路又稱為du/dt抑制電路，用于吸收器件的關(guān)斷過(guò)電壓和換相過(guò)電壓，抑制du/dt，減少器件的關(guān)斷損耗。開通緩沖電路又稱為di/dt抑制電路，用于抑制器件開通時(shí)的電流過(guò)沖和di/dt，減少器件的開通損耗?？蓪㈥P(guān)斷緩沖電路和開通緩沖電路結(jié)合在一起，形成復(fù)合緩沖電路。還可以用另外的分類方法：如果緩沖電路中儲(chǔ)能元器件的能量消耗在其吸收電阻上，則該電路被稱為耗能式緩沖電路；如果緩沖電路能將其儲(chǔ)能元器件的能量回饋給負(fù)載或電源，則該電路被稱為饋能式緩沖電路或無(wú)損吸收電路。

緩沖電路通常專指關(guān)斷緩沖電路，而將開通緩沖電路稱為di/dt抑制電路。圖3-13所示為一種開通緩沖電路。