電力電子器件第5講(編輯修改稿)
2025-01-16 06:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 線性元件， 稱金屬氧化物壓敏電阻，簡稱壓敏電阻。 正常電壓時呈高阻狀態(tài)，僅有很小的漏電流（ μA 級），出現(xiàn)過壓 時，它很快變成低阻狀態(tài)，通過很大的浪涌電流，把過電壓吸 收掉，過電壓過后，一切恢復(fù)正常。 壓敏電阻的選擇見上述參考書，第 146147頁。 ● RC過電壓抑制電路最為常見 ， 典型聯(lián)結(jié)方式見下圖 RC過電壓抑制電路聯(lián)結(jié)方式 a)單相 b) 三相 大容量電力電子裝置可采用圖 136所示的整流式 RC電路 電力電子裝置過電壓抑制電路圖1 3 6C1R1R2C2圖 136 整流式過電壓抑制用 RC電路 保護電路參數(shù)計算可參考相關(guān)書籍和工程手冊 也可選用金屬氧化物壓敏電阻、硒堆等非線性元器件吸收過電壓 (121) 過電流 —— 過載 和 短路 兩種情況 保護措施 負載 觸發(fā)電路 開關(guān)電路 過電流 繼電器 交流斷路器 動作電流 整定值 短路器 電流檢測 電子保護電路 快速熔斷器 變流器 直流快速斷路器 電流互感器 變壓器 同時采用幾種過電流保護措施，提高可靠性和合理性。 電子電路作為第一保護措施，快熔僅作為短路時的部分 區(qū)段的保護，直流快速斷路器整定在電子電路動作之后實現(xiàn)保護，過電流繼電器整定在過載時動作。 過電流保護措施及配置位置 2 過電流保護 (122) ? 采用 快速熔斷器 是電力電子裝置中最有效 、 應(yīng)用最廣的一種過電流保護措施 。 ? 選擇快熔時應(yīng)考慮： (1)電壓等級根據(jù)熔斷后快熔實際承受的電壓確定 。 (2)電流容量按其在主電路中的接入方式和主電路聯(lián)結(jié)形式確定 ,但 熔絲 電流容量應(yīng)大于正常時線路中電流有效值 。 (3)快熔的 I 2t值應(yīng)小于被保護器件的允許 I 2t值 。 ? 快熔對器件的保護方式： 全保護 和 短路保護 兩種 (1) 全保護：過載 、 短路均由快熔進行保護 ， 適用于小功率裝置或器件裕度較大的場合 。 (2) 短路保護：快熔只在短路電流較大的區(qū)域起保護作用 。 ? 對重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設(shè)備 ， 或全控型器件 ， 需采用電子電路進行過電流保護 。 ? 常在全控型器件的驅(qū)動電路中設(shè)置過電流保護環(huán)節(jié) ， 響應(yīng)最快 。 電子電路過電流保護 ? 自關(guān)斷電力電子器件的熱容量極小 ， 過電流能力很低 ， 其過流損壞在微秒級的時間內(nèi) ， 遠遠小于快速熔斷器的熔斷時間 ， 所以諸如快速熔斷器之類的過電流保護方法對自關(guān)斷型電力電子器件來說是無用的 。 ? 為了使自關(guān)斷型器件組成的電力電子裝置安全運行 ， 保護的主要做法是：利用參數(shù)狀態(tài)識別對單個器件進行保護；利用互鎖的辦法對橋臂中兩個器件進行保護；利用電流檢測等辦法進行保護 。 (1) 電壓狀態(tài)識別保護 ? 當(dāng) BJT、 GTO、 IGBT等電力電子器件處于過載或短路故障狀態(tài)時 ,隨著集電極電流或陽極電流的增加 ,其集射極電壓 UCE或陽極陰極的電壓UAK均發(fā)生相應(yīng)變化 , BJT的基射極電壓 UBE也發(fā)生變化，可利用這一特點對 BJT等自關(guān)斷器件進行過載和短路保護。 ? 基極 電壓狀態(tài)識別保護 監(jiān)測 基極電壓狀態(tài)識別保護 電路 監(jiān)測 集射極電壓狀態(tài)識別保護 電路 ? 集射極電壓狀態(tài)識別保護電路 (2) 橋臂互鎖保護 (3) 過飽和保護 ? 采用準(zhǔn)飽和驅(qū)動電路實現(xiàn)過飽和保護 。 (4) 直接電流檢測法 (5) GTO的過電流保護 (125) ?功率 MOSFET和 IGBT柵極絕緣的氧化層很薄 ， 在靜電較強的場合容易引起靜電擊穿 ， 造成柵源短路 。 元件應(yīng)存放在防靜電包裝袋 ， 導(dǎo)電材料包裝袋或金屬容器中 ， 取用器件時 ， 應(yīng)拿器件管殼 ， 而不要拿引線 。 工作臺和烙鐵都必須良好接地 ， 焊接時電烙鐵功率不超過25W， 最好使用 12V～ 24V的低電壓烙鐵 ， 先焊柵極 ， 后焊漏極與源極 。 在測試 MOSFET時 ， 測量儀器和工作臺都必須良好接地 ，MOSFET的三個電極未全部接入測試儀器或電路之前 ， 不要施加電壓 ， 改換測試范圍時 ， 電壓和電流都必須先恢復(fù)到零 。 2 靜電保護 ? 緩沖電路 （ 吸收電路 ） ? 作用：抑制器件在開通和關(guān)斷過程中 引起的過電壓 、 du/dt、 過電流和 di/dt， 減小器件的開關(guān)損耗 。 開通緩沖電路 （ di/dt抑制電路 ） ：串小電感 Li Li在 V開通時 ， 使電流上升緩慢 ， 抑制了 di/dt。V關(guān)斷時 ， Ri 、 VDi用來釋放 Li中的磁場能量 。 ? 關(guān)斷緩沖電路 （ du/dt抑制電路 ） ： RCD緩沖電路（ 保護電路 ） 關(guān)斷時負載電流經(jīng) VDS、 CS分流，降低 du/dt， 抑制過電壓。開通時， CS經(jīng) RS放電，這里 RS起限流作用。 注意 ： VDS必須用快恢復(fù)二極管，電流定額不小于器件的 1／ 10 圖 138 di/dt抑制電路和 RCD 緩沖電路 電力電子器件的緩沖電路 (127) 關(guān)斷緩沖電路 （ du/dt抑制電路 ） ——吸收器件的關(guān)斷過電壓和換相過電壓 ， 抑制 du/dt， 減小關(guān)斷損耗 。 開通緩沖電路 （ di/dt抑制電路 ） ——抑制器件開通時的電流過沖和di/dt， 減小器件的開通損耗 。 復(fù)合緩沖電路
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