CN2198701Y - 可控硅逆变器保护装置 - Google Patents

Abstract

一种可控硅逆变器保护装置，在原有可控硅保护 电路的基础上，增加了保护元件、隔离电路和短路电 路。由于保护元件的快速恢复二极管反向击穿特性 灵敏，防止了保护可控硅的击穿损坏，同时通过隔离 电路，使输入直流端短路，切断了输入给保护可控硅 的电压，使可控硅逆变器得到过流保护，防止在下周 期出现高压脉冲冲击可控硅。该保护电路适用于高 频、高电压、大电流可控硅逆变器的可控硅保护。具 有保护效果好可靠的特点。

Description

一种可控硅逆变器保护装置，具体地涉及高电压、大电流和高频率的可控硅逆变器保护电路。

在背景技术中，高频率、高电压、大电流（一般电压在700－750V，电流在900A，频率在8KHZ）可控硅逆变器的可控硅保护，存在着许多困难。由于可控硅在逆变过程中，导通的可控硅在瞬间加上反向电压，使其截止，这时可控硅两端的电压很高。目前采用的RC吸收回路虽然能起到一定的保护作用，但RC本身的连线电感在高频下吸收效果不明显，再加上负载有时出现短、断路现象，出现信号电压叠加，高电压加在可控硅上，使可控硅击穿损坏。再如RC本身出现问题，使可控硅在高电压、高频率、大电流时难以可靠运行。

有的可控硅逆变器还采用压敏电阻器和信号反馈式保护电路等装置，在碰到上述情况时，也很难及时地将可控硅保护起来。

本实用新型可控硅逆变器保护装置的目的是为了克服上述不足，提供一种在一定高电压、高频率、大电流时保护可控硅的电路，使其可控硅逆变器正常可靠运行。

本实用新型可控硅逆变器保护装置的目的是通过这样来实现的。它是在原来可控硅保护电路的基础上，即在电流信号反馈电路、三 相全控整流桥、谐振槽路、压敏电阻、电压信号反馈电路、保护电路、移相电路、整流触发电路组成的保护电路基础上，增加了依次连接保护可控硅的保护元件、隔离电路、短路电路，对可控硅进一步保护。

保护元件由二极管Va－1、Va－2和电阻Ra－1组成；隔离电路由光电耦合器件ICA－1组成；短路电路由三级管Va－3、短路可控硅Va－4、电阻Ra－2、Ra－3、Ra－4电源P1组成。Va－1、Va－2为快速恢复二极管，它们的正极相连接，Va－1的负极连接保护可控硅的阳极，Va－2的负极连接Ra－1的一端，并和ICA－1的2脚连接，Ra－1的另一端和ICA－1的1脚与保护可控硅的阴极相连接；ICA－1的4脚连接Va－3的基极，发射极分别连接Va－4的控制极和Ra－3的一端，集电极和Ra－2的一端、电源P1的正极相连接，Ra－2的另一端连接ICA－1的5脚，Ra－3的另一端分别连接Ra－4的一端、Va－4的阴极和电源P1的负极，Va－4的阳极和Ra－4的另一端连接已有电源，并在Ra－4和已有电源之间还接有电感LA－1。

由于快速恢复二极管Va－1、Va－2的反向击穿电压很脆弱，其反向击穿特性比可控硅灵敏，在反向击穿电压达到一定时，即在微秒级内击穿，并在瞬间吸收有可能超过被保护可控硅的击穿电压。当Va－2击穿时，电阻Ra－1取出电压信号，由ICA－1转换后，ICA－1的二极管导通，使Va－3推动Va－4导通，造成输入直流端短路。这时切断输入可控硅的电压，并迫使逆变器原有过流保护装置动作，使有可能在下周期产生的高压脉冲不致出现。达到了保护可控硅的目的。

图1是由本实用新型可控硅保护装置组成的可控硅逆变器电路方框图。

图2是本实用新型可控硅保护装置的电路原理图。

下面结合附图对本实用新型作详细描述。

图1中1为单相可控硅逆变桥，2为负载，3－1为原可控硅保护电路，3－2为本实用新型可控硅逆变器保护装置的电路，4为可控硅逆变器的其它组成部分。

图2中虚线部分为本实用新型可控硅逆变器保护电路，在图中共有8只可控硅，2只为一组，使之构成可控硅桥式可控硅电路。每只可控硅需设置本实用新型可控硅逆变器保护电路（包括原保护电路）。以可控硅V7的保护电路为例，Va－1、Va－2为快速恢复二极管，它们正极相连接，Va－1的负极连接V7的阳极，Va－2的负极连接电阻Ra－1的一端和光电耦合器件ICA－1的2脚，ICA－1的1脚与Ra－1的另一端与V7的阴极相连接，ICA－1的4脚连接三极管Va－3的基极，其发射极连接短路可控硅Va－4的控制极和电阻Ra－3的一端，Ra－3的另一端连接Va－4的阴极和Ra－4的一端，并连接电源P1的负极，Va－4的阳极连接已有电源，Va－3的集电极连接Ra－2的一端和电源P1的正极，Ra－2的另一端和ICA－1的5脚相连接，Ra－4的另一端和电感La－1的一端连接，LA－1的另一端连接已有电源。

由于快速恢复二极管Va－1、Va－2的反向击穿电压很脆弱，为700－800V，其反向恢复时间为大于1us，电流为为50A。Va－1的作用是阻断正向电流，不致于保护可控硅V7出现短路。因为Va－1、Va－2的反向击穿特性比保护可控硅V7的击穿特性灵敏，当反向击穿电压达到一定数值时，在瞬间（1us内）吸收有可能超过V7的击穿电压。若Va－2击穿时，电阻Ra－1取出电压信号，使ICA－1的二极管导通。Ra－1为0.1－0.5欧姆电阻，功率为5W。这时三极管Va－3推动短路可控硅Va－4导通，造成输入直流端短路。Va－3为普通开关三极管，如3DK4等。Va－4的V    DRM、Vrrm≥1000V，td＋tr≤2us、ITM≥1000A，Tg≤35us。Ra－2为10K欧姆0.5W的金属膜电阻，Ra－3为0.5W510欧姆的金属膜电阻，Ra－4为500W0.5欧姆的镍、铬、铁电阻。LA－1为5－10uH电感。LA－1的作用是当Va－4导通时，作限制其电流上升用。当输入直流端短路后，即切断输入给保护控硅V7的电压，并迫使原有可控硅逆变器过流保护装置动作，使其可能在下周期产生的高电压脉冲不出现。以实现可控硅的保护。

本实用新型可控硅逆变器保护装置，适用于高频、高电压、大电流的可控硅逆变器的可控硅保护，具有保护效果好可靠的特点。

Claims (3)

1、一种可控硅逆变器保护装置，由连接保护可控硅的电流信号反馈电路、三相全控整流桥、谐振槽路、压敏电阻、电压信号反馈电路、保护电路、移相电路、整流触发电路组成的保护电路；其特征在于所述的组成保护电路的可控硅还依次连接由保护元件、隔离电路和短路电路，所述的保护元件由二极管Va-1、Va-2和电阻Ra-1组成；所述的隔离电路由光电耦合器件ICA-1构成，所述的短路电路由三极管Va-3、短路可控硅Va-4、电阻Ra-2、Ra-3、Ra-4的电源P1构成；Va-1、Va-2的正极相连接，Va-1的负极连接保护可控硅的阳极，Va-2的负极连接电阻Ra-1的一端，并与ICA-1的2脚连接，Ra-1的另一端与ICA-1的1脚、保护可控硅的阴极相连接，ICA-1的4脚连接Va-3的基极，发射极分别连接Va-4的控制极和Ra-3的一端，集电极和Ra-2的一端、电源P1的正极连接，Ra-2的一另端连接ICA-1的5脚，Ra-3的另一端分别连接Ra-4的一端、Va-4的阴极和电源P1的负极，Va-4的阳极和Ra-4的另一端连接已有电源。

2、根据权利要求1所述的可控硅逆变器保护装置，其特征在于，短路电路的Ra－4与已有电源之间，还连接电感LA－1。

3、根据权利要求1、2所述的可控硅逆变器的保护装置，其特征在于，短路电路的电源P1为4－6伏的直流电源。

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