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第7章 电力电子变流装置的控制和保护电路 7.1 晶闸管变流装置的保护电路 7.1.1 晶闸管变流装置的过电流保护 图7.1 过电流保护措施及其配置位置 (1)快速熔断器保护 (2)直流快速断路器和过流继电器保护 (3)利用引入电流检测的电子保护电路作过电流保护 7.1.2 晶闸管的过电压保护 (1)变流装置运行产生过电压的主要原因 图7.2 快熔的保护特性与 晶闸管的配合 外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，包括： 1)雷击过电压 2)静电感应过电压 3)分闸时的操作过电压 (2)晶闸管变流装置运行过电压保护措施 1)避雷器保护 2)利用非线性过电压保护元件保护 3)利用储能元件保护 4)利用引入电压检测的电子保护电路作过电压保护 图7.3 晶闸管变流装置过电压保护主要措施及设置位置 A—避雷器；B—接地电容；C—阻容保护；D—整流式阻容保护； E—压敏电阻保护；F—器件侧阻容保护 图7.4 压敏电阻的伏安特性 7.1.3 限制晶闸管的du/dt和di/dt保护 (1)限制du/dt保护措施 产生du/dt过大的原因主要有： 1)由电网侵入的过电压。 图7.5 压敏电阻过电压保护电路的接法 图7.6 阻容过电压保护的接法 2)由于晶闸管换相时相当于线电压短路，换相结束后线电压又升高，每一次换相都可能造成du/dt过大。 (2)限制di/dt保护措施 产生di/dt过大的原因主要有： ①在晶闸管导通时，与晶闸管并联的阻容保护中的电容突然向晶闸管放电。 图7.7 RCD过电压吸收电路 ②交流电源通过晶闸管向直流侧保护电容充电。 ③直流侧负载突然短路。 7.1.4 晶闸管的门极保护 图7.8 晶闸管的门极保护措施 7.2 晶闸管变流装置的触发电路 7.2.1 晶闸管相控装置对触发电路的要求 对于晶闸管相控装置，其对触发电路共同的要求如下： 1)触发脉冲必须有足够的功率，保证在允许的整个工作温度范围内，对所有合格的元件都能可靠触发。 2)触发脉冲应有足够的宽度。 3)触发脉冲的前沿应尽量陡些。 4)触发脉冲的相位应能够根据控制信号的要求在规定的范围内移动。 5)触发脉冲与晶闸管主回路电源电压必须 同步。 6)触发电路与晶闸管主回路之间有必要的电气隔离。 7.2.2 变流装置主电路与控制电路之间的电气隔离措施 图7.9 常见的触发脉冲波形 图7.10 光耦的类型及接法 (a)普通型(b)高速型(c)高传输比型 图7.11 光耦的输入 和输出脉冲波形 图7.12 脉冲变压器隔离电路 7.2.3 晶闸管变流装置触发电路简介 (1)同步信号为锯齿波的触发电路 1)脉冲形成与放大环节 2)锯齿波的形成和脉冲移相环节 3)同步环节 4)强触发环节 5)双窄脉冲形成环节 (2)模拟集成触发电路 图7.13 同步信号为锯齿波的触发电路 图7.14 脉冲的形成与输出电路 图7.15 锯齿波触发电路 中部分电压变量波形 图7.16 KC04锯齿波同步集成触发电路 (3)数字触发电路 7.2.4 触发电路的定相 图7.17 KC04的实际应用电路 图7.18 6路双脉冲模拟集成触发电路 图7.19 TC787的原理框图 图7.20 TC787在三相全控桥中的应用 图7.21 TC787在三相异步电动机 调压调速系统中的应用 图7.22 数字触发器的结构框图 图7.23 同步变压器和整流变压器的接法及矢量图 7.3 电力晶体管的驱动电路 7.3.1 电力电子变流装置驱动电路的作用 7.3.2 GTR对驱动电路的基本要求 图7.24 比较理想的基极驱动电流波形 7.3.3 GTR驱动电路简介 图7.25 GTR的一种驱动电路 图7.26 UAA4002原理框图