[其他]可控硅變流器的保護(hù)電路

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86108210
• 申請(qǐng)日: 1986-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN86108210A
• 公開(kāi)（公告）日: 1987-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高橋忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社東芝
• 主分類號(hào): H02H7/12
• 分類號(hào): H02H7/12
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 余剛

本發(fā)明涉及的是可控硅變流器的保護(hù)電路，這類可控硅變流器的單元橋臂是由一組互相串聯(lián)連接的可控硅元件構(gòu)成的。

高壓可控硅變流器用于各種應(yīng)用場(chǎng)合，例如：直流輸電系統(tǒng)以及無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。這類變流器通過(guò)采用許多可控硅元件的串聯(lián)連接方式或串聯(lián)-并聯(lián)混合連接方式來(lái)達(dá)到額定值。因此，這類可控硅變流器的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題就是：在此可控硅元件組導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)刻，如何使其中每個(gè)獨(dú)立的可控硅元件承受相同的電壓和電流強(qiáng)度。為此而采取了許多措施。在這些重要的技術(shù)問(wèn)題中，有一個(gè)問(wèn)題是在關(guān)斷時(shí)刻，由于部分關(guān)斷而引起的過(guò)壓?jiǎn)栴}（即電壓只由一部分處于關(guān)斷狀態(tài)的串聯(lián)連接的可控硅元件所承受）。更詳細(xì)地說(shuō)，當(dāng)要使許多可控硅元件關(guān)斷時(shí)，就要在這些相應(yīng)的可控硅元件上加上一個(gè)反向電壓，并且這個(gè)反向電壓還要能夠維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間間隔，才能使所有這些可控硅元件承受而后所加的正向電壓。如果反向電壓維持的時(shí)間間隔不夠長(zhǎng)，在正向電壓加到這些可控硅元件上時(shí)，就只有部分可控硅元件能夠承受這一正向電壓，而其余的可控硅元件則不能恢復(fù)正向阻斷能力，即不能恢復(fù)承受正向電壓的特性，結(jié)果是它們?nèi)匀惶幱趯?dǎo)通狀態(tài)，這一現(xiàn)象就是所謂的部分關(guān)斷現(xiàn)象。當(dāng)部分關(guān)斷現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，橋臂的全部電壓就加到那部分已經(jīng)恢復(fù)正向阻斷能力的可控硅元件上。因此，當(dāng)加到相應(yīng)的可控硅元件上的電壓近似等于或高于相應(yīng)的可控硅元件的額定電壓值時(shí)，在沒(méi)有任何觸發(fā)脈沖的情況下，就會(huì)使這部分可控硅元件擊穿導(dǎo)通，從而使可控硅元件本身或變流器遭到損壞。先有技術(shù)中采取的保護(hù)措施是：當(dāng)導(dǎo)通后的反向電壓時(shí)間間隔（裕度角）△t小于某一預(yù)定值（設(shè)定時(shí)間ts）時(shí)，為了避免過(guò)電壓加到其中一部分可控硅元件上，就向全部可控硅元件強(qiáng)制發(fā)出觸發(fā)指令（強(qiáng)制觸發(fā)），以便對(duì)它們實(shí)現(xiàn)同時(shí)觸發(fā)。用以與之比較從而確定反向電壓時(shí)間間隔（裕度角）△t是否足夠長(zhǎng)的時(shí)間預(yù)定值，與可控硅元件的關(guān)斷時(shí)間t_f有關(guān)。另一方面，由于此關(guān)斷時(shí)間t_f受到以下因素影響：可控硅元件的結(jié)溫，在反向電壓時(shí)間間隔之前可控硅元件的電流衰減率，可控硅元件的正向電壓增長(zhǎng)率，加在可控硅元件上的正向電壓值等等，因此通常考慮最差工作條件，即取最大值作為關(guān)斷時(shí)間t_f。

預(yù)先準(zhǔn)備好保護(hù)觸發(fā)指令信號(hào)，在反相電壓時(shí)間間隔△t小于設(shè)定時(shí)間ts的情況下，向所有的可控硅元件發(fā)出此信號(hào)，強(qiáng)制對(duì)其觸發(fā)。在這種情況下，由于變流器作為逆變器工作，所以從整個(gè)系統(tǒng)的觀點(diǎn)來(lái)看，可以說(shuō)，強(qiáng)制觸發(fā)迫使變流器發(fā)生換相失敗。因此對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。也就是說(shuō)，采用強(qiáng)制觸發(fā)的可控硅保護(hù)措施對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，不是非常理想的方案。

通常根據(jù)處于最差工作條件下的可控硅關(guān)斷時(shí)間t_f（約為400us）來(lái)確定設(shè)定時(shí)間ts。即在考慮到由于電壓不平衡以及設(shè)定的裕度 等因素而引起的相位差的情況下，以關(guān)斷時(shí)間t_f的最大值為基礎(chǔ)，可以確定設(shè)定時(shí)間約為600至800us（在頻率為50H_z的情況下，為10.8至14.4度電角度）。在這方面，當(dāng)直流電流及其衰減率不大時(shí)，即當(dāng)換相條件不太惡劣時(shí)，關(guān)斷時(shí)間t_f約為200至300us。

上述先有技術(shù)存在以下缺點(diǎn)：

（1）由于根據(jù)最差工作條件來(lái)確定反相電壓設(shè)定時(shí)間ts，所以即使在不需要采取強(qiáng)制觸發(fā)保護(hù)措施的情況下，例如，當(dāng)結(jié)溫比較低或可控硅元件電流衰減率比較小時(shí)，也會(huì)對(duì)可控硅元件進(jìn)行強(qiáng)制觸發(fā)，從而使變流器發(fā)生換相失敗，導(dǎo)致對(duì)系統(tǒng)的擾亂。

（2）由于反向電壓設(shè)定時(shí)間ts通常比較大;即為600至800us（在頻率為50Hz的情況下，電角度為10.8至14.4度），而在逆變器中，通常是由把控制超前角設(shè)定為大于反向電壓設(shè)定時(shí)間ts的值來(lái)完成對(duì)控制超前角γ的恒定控制。例如，為了防止頻繁發(fā)出保護(hù)性選通信號(hào)，在頻率為50Hz的情況下，使其控制超前角為15至17電角度。如此之大的控制超前角將增加變流器的無(wú)功功率，以致此無(wú)功功率大于此系統(tǒng)所必須的無(wú)功功率。