电力电子技术应用中的一些问题-电子元件技术网.PDFVIP

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。 6.1 变换器的保护 6.1.1 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 6 % (µF) C ≥ ×i × o U 2 (6-1) 2 U 2 u % R 2.3 2 k (6-2) ≥ × × (Ω) S i % o 式中 S—变压器每相平均计算容量，单位为VA U —变比器二次侧相电压有效值，单位为V 2 i ％—变压器励磁电流百分值，10～1000KVA的变 o 压器其值为4～10 u ％—变压器的短路电压百分值，10～1000KVA的 k 变压器其值为5～10 电容C的交流耐压≥1.5U ，U 为正常工作时阻容两端