CN1835321A - 击穿二极管触发晶闸管阀型过电压保护装置 - Google Patents
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Abstract
一种击穿二极管触发晶闸管型过电压保护装置由一个或多个串联的晶闸管及其附件构成，晶闸管阀门极和阳极之间接BOD，当晶闸管两端的正向电压超过某一特定值时BOD转换到通态，靠一种急剧的短路作用触发晶闸管。晶闸管两端还并联电阻和电容组成的阻尼吸收回路，BOD触发串联晶闸管单元通过保护阻尼电阻接地。BOD的动作电压可决定过电压的保护水平，阻尼吸收回路吸收晶闸管阀的关断过冲，还起到减缓过电压波头的作用。保护阻尼电阻则起到抑制电流、消耗能量的作用，其电阻值的选择也同时决定了保护动作残压的大小。过电压冲击波的大部分能量都消耗在了保护阻尼电阻上，晶闸管只是自身的导通损耗。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统及电力电子装置中的过电压保护装置，特别是一种击穿二极管(BOD)触发晶闸管阀型过电压保护装置。
背景技术
传统上用于电力系统及大功率电气设备中的过电压保护的方法主要有间隙过电压保护方法和采用氧化锌避雷器的方法。间隙过电压保护方法的缺点是动作电压分散性大，稳定性低，受气候、环境条件的影响大，还存在续流、维护方面的问题。氧化锌避雷器过电压保护主要是利用了器件自身电阻的非线性特性，但该非线性电阻在大电流下其实还有一个相对较大的值，这个值约在几十毫欧以上，因此避雷器在保护动作后的残压较高，这样介于保护残压和保护动作值之间很大范围的高电压都要求被保护设备耐受，而且当过电压需要很大泄放能量时，就需要并联较多数量的避雷器，占地面积太大。
因此，上述的两种过电压保护方法往往很难满足精密设计的大功率设备尤其是电力电子设备的要求。
发明内容
为了克服现有技术当中的上述缺陷，本发明的目的是结合电力电子装置的特点，将击穿二极管(BOD)(BOD：Break Over Diode)保护动作的快速性与大功率晶闸管阀泄放能量大的优点结合起来，提供一种适合于频繁动作、动作电压准确性、稳定性高，动作电压调节方便、保护动作迅速、残压小，泄放能量大的新型过电压保护装置：击穿二极管(BOD)(BOD：Break Over Diode)触发晶闸管型过电压保护装置，从而实现一种动作电压稳定性高，通流容量大的新型保护手段。
击穿二极管(BOD)(BOD：Break Over Diode)触发晶闸管阀型过电压保护装置在国内、外尚未见到相同或类似的技术。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种击穿二极管(BOD)触发晶闸管型过电压保护装置由一个或多个串联的晶闸管及其附件构成，晶闸管阀门极和阳极之间接击穿二极管(BOD)，当晶闸管两端的正向电压超过某一特定值时击穿二极管(BOD)转换到通态，靠一种急剧的短路作用触发晶闸管。晶闸管两端还并联电阻和电容组成的阻尼吸收回路，击穿二极管(BOD)触发串联晶闸管单元通过保护阻尼电阻接地。
击穿二极管(BOD)的动作电压可决定过电压的保护水平，阻尼吸收回路吸收晶闸管阀的关断过冲，还起到减缓过电压波头的作用。保护阻尼电阻则起到抑制电流、消耗能量的作用，其电阻值的选择也同时决定了保护动作残压的大小。
由于采用了上述的技术方案，本发明具有的有益效果是：击穿二极管(BOD)的动作电压可决定过电压的保护水平，根据击穿二极管(BOD)的电压可决定过电压的保护水平。晶闸管阀单元中的阻尼吸收回路不仅可以吸收晶闸管阀的关断过冲，还起到减缓过电压波头的作用。晶闸管阀单元串接的保护阻尼电阻则可以起到抑制电流、消耗能量的作用，其电阻值的选择也同时决定了保护动作残压的大小，该保护装置的通流能力还很大。过电压冲击波的大部分能量都消耗在了保护阻尼电阻上，晶闸管只是自身的导通损耗。
由成本较低的电阻承担过电压的泄放能量，而控制精度高的晶闸管负责电压保护动作，同采用避雷器的过电压保护方法相比，本技术方案的优势是明显的：
击穿二极管(BOD)的击穿动作电压分散性小，动作误差一般只有2％左右，使得本发明的保护方式具有良好的动作电压稳定性；
击穿二极管(BOD)动作和晶闸管导通的快速性，使得本发明的技术方案具有μs级的动作速度；
由于大功率晶闸管串联技术、大通流容量晶闸管制造技术已经成熟，因此本发明的技术方案可以应用于高压大电流领域；
保护阀的阻尼回路可以起到缓解过电压波头和抑制暂态过电压的目的；
击穿二极管(BOD)触发电压、阀的串联数以及阻尼电阻的大小都灵活可调，即晶闸管阀的运行电压、保护动作电压、残压以及故障电流等都可调，因此该保护装置具有良好的适应性和可调节能力；
该保护装置的保护残压由保护阻尼电阻决定，因此可以调到很低。
附图说明
图1是本发明的一种击穿二极管(BOD)触发晶闸管型过电压保护装置的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参见附图1，本发明的击穿二极管(BOD)触发晶闸管型过电压保护装置由一个或多个串联的晶闸管及其附件构成，晶闸管阀Vp门极和阳极之间接BOD，当晶闸管两端的正向电压超过某一特定值时BOD转换到通态，靠一种急剧的短路作用触发晶闸管。BOD的动作电压可决定过电压的保护水平。根据BOD的电压可决定过电压的保护水平。
晶闸管阀两端还并接有由电阻Rs和电容Cs组成的阻尼吸收回路，该阻尼吸收回路可以吸收晶闸管阀Vp的关断过冲，还起到减缓过电压波头的作用。
BOD触发串联晶闸管单元通过保护阻尼电阻Rp接地，该保护阻尼电阻Rp可以起到抑制电流、消耗能量的作用，其电阻值的选择也同时决定了保护动作残压的大小，保护装置的通流能力还很大。
Claims (3)
1、一种击穿二极管触发晶闸管型过电压保护装置，其特征在于：由一个或多个串联的晶闸管及其附件构成；均采用晶闸管作为能量泄放的主体，晶闸管阀门极和阳极之间接击穿二极管，当晶闸管两端的正向电压超过设定值时击穿二极管转换到通态，靠一种急剧的短路作用触发晶闸管；
晶闸管阀两端还并接有由电阻和电容组成的阻尼吸收回路，该阻尼吸收回路吸收晶闸管阀的关断过冲，还可减缓过电压波头；
击穿二极管触发串联晶闸管单元通过保护阻尼电阻接地。
2、根据权利要求1所述的击穿二极管触发晶闸管型过电压保护装置，其特征在于：所述的击穿二极管采用一种无门极的晶闸管，其触发电压由击穿电压决定，可以灵活调节。
3、根据权利要求1或2所述的击穿二极管触发晶闸管型过电压保护装置，其特征在于：保护动作残压的值由所述的保护阻尼电阻的电阻值决定。
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