文档介绍：第6章电力电子技术应用中的
一些问题
主要内容:
变换器的保护电路,保护电路包括过压保护、
过流保护和电压上升率、电流上升率的限制。
电力电子器件散热器的设计,散热器的热传导
原理和选择散热器的方法。
负载谐振变换器、谐振式开关变换器、谐振式
直流耦合变换器、高频耦合半周合成变换器。
零电压/零电流谐振变换器的工作原理。
变换器的保护
过压保护
1. 引起过压的原因
(1) 操作过电压:由拉闸、合闸、快速直流开关的切断等
经常性操作中的电磁过程引起的过压。
(2) 浪涌过压:由雷击等偶然原因引起,从电网进入变换
器的过压。
(3) 电力电子器件关断过电压:电力电子器件关断时产生
的过压。
(4) 在电力电子变换器-电动机调速系统中,由于电动机
回馈制动造成直流侧直流电压过高产生的过压。也称
为泵升电压。
2. 过压保护方法
过压保护的基本原则是:根据电路中过压产生的不同部
位,加入不同的附加电路,当达到—定过压值时,自动
开通附加电路,使过压通过附加电路形成通路,消耗过
压储存的电磁能量,从而使过压的能量不会加到主开关
器件上,保护了电力电子器件。保护电路形式很多,也
很复杂。
图6-1 过压保护方法的原理图
(1) 雷击过压可在变压器初级接避雷器加以保护。
(2) 二次电压很高或电压比很大的变压器,一次
侧合闸时,由于一次、二次绕组间存在分布电
容,高电压可通过分布电容耦合到二次侧而出
现瞬时过压。可采取变压器附加屏蔽层接地或
变压器星形中点通过电容接地的方法来减小。
(3) 泵升电压保护当电动机回馈制动时,电动机
的动能转换成电能回馈到直流侧,引起直流侧
电压升高,当电压升高到一定值时,会造成变
换器的过电压。通常采用开关电路将能量消耗
在电阻上。
(4)阻容保护电路
将电容并联在回路中,当电路中出现电压尖峰电压
时,电容两端电压不能突变的特性,可以有效地抑制
电路中的过压。
与电容串联的电阻能消耗掉部分过压能量,同时抑制
电路中的电感与电容产生振荡。
RC 阻容保护电路可以设置在变换器装置的交流侧、直
流侧。也可将RC 保护电路直接并在主电路的元件上,
有效地抑制元件关断时的关断过压,其接法如图6-2
所示。
图6-2 几种RC 阻容保护电路的接法
在单相变压器次级绕组边加入的并联阻容保护电路如图
6-2(a)所示,其R、C的计算公式为
S
C ≥ 6×i %× (µF)
o 2 (6-1)
U 2
U 2 u %
R ≥ × 2 × k ( Ω) (6-2)
S i %
式中 S—变压器每相平均计算容量o ,单位为VA
U2—变比器二次侧相电压有效值,单位为V
io%—变压器励磁电流百分值,10~1000KVA
的变压器其值为4~10
uk%—变压器的短路电压百分值,10~1000KVA的
变压器其值为5~10