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GTO的过电流保护

2022-01-13 00:40分类:电子元器件 阅读:

 

  GTO关键运用于大空间的斩波器、逆变电源及电路中,在其中最引人注意的情况是因为多种因素导致的短路故障过电流量状况;因而它比较严重地影响着元器件甚至整机机器设备的安全性。因此,务必科学研究过电流量形成的缘故及怎样在电流量状况下采取一定的有效措施维护GTO,使其免受毁坏。

  1、 过交流电的造成

  过电流量包含负载和短路故障二种状况。因负荷过大而造成负载电流量一般可以用负的反馈控制法开展维护,这里不会再开展探讨。这儿主要是探讨短路故障过电流量状况。短路故障过交流电的发生大概有以下3种缘故。

  (1)逆变电源的电感的作用短路故障 在GTO构成的逆变电源中,若同一电感的作用上的2个GTO与此同时通断,则会造成电感的作用短路故障状况,亦称桥臂直达常见故障。这时短路容量的上升幅度和浪涌保护器冲击性电流量都将非常大,造成 GTO损坏。导致电感的作用短路故障的因素一般有二种,一是数字逻辑不科学,2个GTO的关闭和通断中间都没有充分的间隔时间(即过流保护),在一只GTO并未彻底关闭时,另一只GTO早已通断,导致2个GTO与此同时通断;二是因为各种原因导致的误开启,当电感的作用中的一只GTO通断时,另一只GTO因为误开启也会导致电感的作用短路故障。误开启的因素一般来源于门极电源电路,比如各种各样毛边数据信号的发生,外部干扰信号,或

  因为缓存电路原理不合理发生过高的du/dt等。

  (2)輸出端电线间短路故障 若輸出端产生电线间短路故障,则短路容量流过相对应环路的GTO,其短路容量非常大。若逆变电源的负荷是电机,则电机启动时电流量冲击性也非常大,虽然这时并不是短路容量,但电流量上升幅度也会非常大,导致GTO毁坏。

  (3)輸出端线对地短路故障 逆变电源沟通交流輸出端若有一相连地,短路容量经GTO反串联二极管、耦合电容、整流二极管和沟通交流侧断路器商品流通,短路容量的尺寸与耦合电容上工作电压的多少相关。最明显的具体情况是,当耦合电容工作电压充放电到小于母线槽与中性线间工作电压的最高值时,将有很大的常见故障电流量商品流通。适度选择反串联二极管和断路器的容积可保证有效的维护。

  2、GTO的过电流量特点

  GTO的过电流量特点与GTR不一样。应门极处在正方向参考点时,GTO启用,仅有电流有效值、浪涌电压和I2t值的限定,沒有安全工作区的要求。门极处在方向参考点时,GTO处在关闭全过程,这时有较大可关闭阳极氧化电流量的限定,并有反方向参考点安全工作区RB-SOA,由此可见GTO的过电流量维护要比GTR繁杂一些。

  过电流量维护可从两层面考虑到:一是热维护,GTO不可以由于负载超出所规范的结温;二是电维护,产生过交流电时,期待过电流量在未超出所容许的最高可关闭阳极氧化电流量时快速撤销门极关闭数据信号,运用浪涌保护器工作能力开展维护,或在未超出较大阳极氧化可关闭电流量范畴内使GTO快速关闭。

  对于以上难题,可采用多种对策对GTO开展过电流量维护。

  3、 逆变电源的过电流量维护

  逆变电源的过电流量维护就是指GTO整机机器设备的最后保障措施,它可避免 意外的再次拓展。实际维护方式有下列3种。

  1) 断路器保障法

  因为GTO具备浪涌保护器工作能力,因此 在一定情况下可以用快速熔断器开展维护。用断路器维护GTO逆变电源的操作过程是:检验过电流量→串联电抗器过流保护→摘除GTO关闭数据信号→断路器断流。

  GTO逆变电源內部电感器不大,一般唯有好多个微亨,一旦短路故障,电流量升高迅速,最高值非常大,故应选用串联电抗器过流保护,并尽早摘除关闭数据信号,随后在浪涌保护器工作能力范畴内由断路器断开常见故障电流量。显而易见,对这类过电流量无法用一般电力工程断路器或交直流电源电磁开关开展维护,务必用快速熔断器开展维护。

  快速熔断器的断流時间在10ms之内,断开时造成的脉冲工作电压不大。用快速熔断器维护GTO时,务必留意下面二点。

  (1) 务必设定过电流量检验电源电路。当GTO贴近关闭工作能力極限时,断开GTO的关闭数据信号,即GTO过电流量超出可关闭阳极氧化电流量的规定值时,肯定无法再用门极数据信号去关闭。GTO具备与SCR一样的浪涌保护器工作能力,运用这一特点可以用快速熔断器开展维护。

  (2) GTO和快速熔断器的I2t值务必有效配对。挑选快速熔断器时应使GTO容许的I2t大于快速熔断器的I2t值。

  大空间GTO逆变电源的短路故障过电流量维护不可以选用GTO自关闭的方式 。由于功率大的GTO的非反复可关闭电流量比中、小电功率的GTO要小,在短路故障过交流电时无法选用门极单脉冲逼迫关闭GTO的方法,与之反过来,应传出全部GTO的开启数据信号使逆变电源全导通,并且用断路器对GTO开展过电流保护。

  2) 撬棒保障法

  撬棒保障法也称作非断路器保障法,在中国大空间GTO电源电路中运用很广泛,其原理如图所示1所显示。由图1可看得出,当逆变电源因为误开启等因素产生断路常见故障时,耦合电容的充放电电流量骤然扩大,根据感应器监测出电容放电电流量的数据信号,随后造成以下姿势。

  

撬杠保护法工作原理图

  1) 开启串联可控硅T,使GTO逆变电源分离,T串连一小电感器L3,便于限定T的di/dt。

  (2) 封禁GTO的关闭数据信号并开启全部GTO,使短路容量由全部GTO担负,减少电流量集中化状况。

  (3) 沟通交流侧隔离开关跳电。图1中的L1、L2为限定短路容量升高速率的电感器,Ld为直流电滤波电抗器。

  在大空间GTO的使用中,也可选用断路器和撬棒二者相结合的方式 。其维护全过程是:短路故障过电流量→串联电抗器过流保护→撬棒分离→断路器断流。

  这类维护方式使用了撬棒电源电路中T浪涌保护器工作能力强的特性,对GTO逆变电源开展短路故障过电流量维护的功效比较好,因此获得一定的运用。

  3) 自关闭保障法

  GTO自身具备的自关闭工作能力也可作为过电流保护。GTO的阳极氧化可关闭工作能力包含可关闭通态反复最高值电流量和可关闭通态不反复最高值电流量2个主要参数。一般200A下列的小容积GTO可关闭通态不反复最高值电流量比可关闭通态反复最高值电流量大很多,运用这一特点可作过电流保护,这类方式称作自关闭保障法。

  4、 门极电源电路的过电流保护

  当GTO毁坏以后,阳极氧化跟门极间通常处在短路故障情况,另加的高电压根据阳极氧化引进门极电源电路,造成门极电源电路的毁坏,因此应设定门极电源电路的维护阶段。具体办法以下:

  (1) 在门极电源电路的輸出线接一快速熔断器完成过电流保护,便于

  使门极电源电路尽早与GTO门极端化子断掉;

  (2) 在门极电源电路的输入输出端与此同时接一齐纳二极管,令其门极电源电路箝位在工作电压范畴以内。

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