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可控硅逆变器保护装置失效专利 实用

技术内容

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。