[發(fā)明專利]串聯(lián)功率器件均壓保護(hù)方法、功率器件和避雷器閥開(kāi)關(guān)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910080392.6
• 申請(qǐng)日: 2009-03-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101505057A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳維江;沈海濱;陳秀娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H02H9/04
• 分類號(hào): H02H9/04;H02H9/06
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 孫寶海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率器件的串聯(lián)均壓保護(hù)技術(shù)，尤其涉及一種串聯(lián)功率電力電子器件動(dòng)態(tài)均壓保護(hù)方法、功率器件和可控避雷器閥開(kāi)關(guān)。?

背景技術(shù)

串聯(lián)應(yīng)用的晶閘管(SCR)在開(kāi)通過(guò)程中，晶閘管的陽(yáng)極電壓和陽(yáng)極電流都處于動(dòng)態(tài)狀態(tài)。如果晶閘管的開(kāi)通時(shí)間不一致，后開(kāi)通的晶閘管就會(huì)短時(shí)承受嚴(yán)重的過(guò)沖電壓，因此開(kāi)通過(guò)程中串聯(lián)應(yīng)用的晶閘管存在著瞬態(tài)電壓分布不均問(wèn)題。同樣，在關(guān)斷過(guò)程中，晶閘管的反向電流逐漸減小，兩端的反向電壓開(kāi)始建立，如果串聯(lián)的晶閘管的反向恢復(fù)特性不一致，首先恢復(fù)反向阻斷的晶閘管就會(huì)承受反向過(guò)沖電壓，因此關(guān)斷過(guò)程中串聯(lián)應(yīng)用的晶閘管也存在著瞬態(tài)電壓分布不均問(wèn)題。開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)沖電壓很容易導(dǎo)致晶閘管過(guò)壓損壞，因此需要采取措施加以保護(hù)。一般地，將開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程中的均壓保護(hù)統(tǒng)稱為動(dòng)態(tài)均壓保護(hù)。?

為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均壓，除選擇動(dòng)態(tài)參數(shù)和特性盡量一致的晶閘管器件外，傳統(tǒng)的串聯(lián)均壓保護(hù)措施是在每個(gè)晶閘管器件兩端并聯(lián)RC阻容吸收(緩沖)回路，即利用吸收電容Cs電壓不能突變的性質(zhì)來(lái)減緩施加在晶閘管上的電壓變化速度dv/dt，限制電壓分布差異擴(kuò)大從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均壓；考慮到晶閘管在開(kāi)通過(guò)程中Cs會(huì)通過(guò)晶閘管放電，為抑制放電時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的電流上升率di/dt以及阻尼LC回路振蕩，通常又在Cs回路上串聯(lián)電阻Rs。圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中RC吸收回路動(dòng)態(tài)均壓保護(hù)示意圖。如圖1，在每個(gè)串聯(lián)的晶閘管SCR1、SCR2、...、SCRn兩端分別并聯(lián)了電阻Rs1與電容Cs1、電阻Rs2與電容Cs2、...、電阻Rsn與電容Csn，通常有Rs1＝Rs2＝Rsn，Cs1＝Cs2＝Csn。?

晶閘管應(yīng)用于高壓直流輸電(HVDC)、可控串聯(lián)補(bǔ)償(TCSC)、?靜止無(wú)功補(bǔ)償(SVC)等領(lǐng)域時(shí)，利用RC吸收回路實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均壓保護(hù)幾乎是目前高壓大功率晶閘管串聯(lián)應(yīng)用的必備保護(hù)措施。但是，在一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合，例如超、特高壓輸電系統(tǒng)用可控金屬氧化物避雷器(參見(jiàn)中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00710194976.7的發(fā)明專利，以下簡(jiǎn)稱可控避雷器)的晶閘管閥開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)中，若采用傳統(tǒng)RC吸收回路均壓，其均壓電容Cs取值在幾個(gè)μF時(shí)才能實(shí)現(xiàn)理想的限壓效果。可控避雷器的一個(gè)關(guān)鍵的限制條件是晶閘管閥開(kāi)關(guān)的引入不能明顯影響可控避雷器本體靜態(tài)電位分布。當(dāng)Cs取值在μF量級(jí)時(shí)，該電容量是特高壓避雷器用金屬氧化物電阻片固有電容量(幾個(gè)nF)的上千倍，顯然，穩(wěn)態(tài)電壓幾乎全部加到了可控避雷器本體固定部分上，可控避雷器本體的靜態(tài)電位分布情況被嚴(yán)重破壞了。因此對(duì)于諸如可控避雷器等特殊的應(yīng)用場(chǎng)合而言，傳統(tǒng)RC吸收回路作為動(dòng)態(tài)均壓保護(hù)措施有其應(yīng)用局限性，而已有技術(shù)并沒(méi)有有效的解決辦法。?

對(duì)于有串聯(lián)均壓保護(hù)要求的其他功率電力電子器件，也存在同樣的問(wèn)題。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種串聯(lián)功率電力電子器件的動(dòng)態(tài)均壓保護(hù)方法。?

本發(fā)明提供一種串聯(lián)功率電力電子器件的動(dòng)態(tài)均壓保護(hù)方法，在每個(gè)串聯(lián)功率電力電子器件的兩端并聯(lián)金屬氧化物電阻片；并聯(lián)金屬氧化物電阻片固有電容較串聯(lián)功率電力電子器件固有電容為小。?

通過(guò)本發(fā)明的方法，利用金屬氧化物電阻片(mor)在達(dá)到拐點(diǎn)電壓后阻抗迅速降低、釋放過(guò)電壓能量、抑制過(guò)電壓幅值這一非線性特性，解決串聯(lián)功率電力電子器件的開(kāi)通和關(guān)斷瞬間過(guò)沖電壓?jiǎn)栴}，實(shí)現(xiàn)了串聯(lián)功率電力電子器件動(dòng)態(tài)均壓保護(hù)。?

進(jìn)一步，對(duì)于交流電壓量而言，本發(fā)明的方法可以兼顧串聯(lián)功率電力電子器件靜態(tài)均壓保護(hù)要求。?

本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種功率器件，能夠解決其?中串聯(lián)器件的動(dòng)態(tài)均壓保護(hù)問(wèn)題。?

本發(fā)明提供一種功率器件，包括：多個(gè)串聯(lián)的功率電力電子器件；并聯(lián)在每個(gè)串聯(lián)的功率電力電子器件的兩端的金屬氧化物電阻片；并聯(lián)金屬氧化物電阻片固有電容較串聯(lián)功率電力電子器件固有電容為小。?

進(jìn)一步，上述串聯(lián)的功率電力電子器件為SCR、GTO、LTT、RCT、GTR、IGBT、SITH等。?

本發(fā)明提供的功率器件，通過(guò)并聯(lián)在每個(gè)串聯(lián)的功率電力電子器件的兩端的金屬氧化物電阻片實(shí)現(xiàn)其中串聯(lián)器件的動(dòng)態(tài)均壓保護(hù)。?

本發(fā)明還提供一種可控避雷器閥開(kāi)關(guān)，包括串聯(lián)的SCR，以及并聯(lián)在每個(gè)該串聯(lián)的SCR兩端的金屬氧化物電阻片；并聯(lián)金屬氧化物電阻片固有電容較串聯(lián)功率電力電子器件固有電容為小。?

進(jìn)一步，上述并聯(lián)金屬氧化物電阻片的電容量與可控避雷器本體電阻片的固有電容量相當(dāng)。?

附圖說(shuō)明

圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中RC吸收回路動(dòng)態(tài)均壓保護(hù)示意圖；?