一种防止可控整流器交流侧故障扩大的保护电路制造技术

本发明专利技术公开了一种防止可控整流器交流侧故障扩大的保护电路，包括电流互感器、三相桥式整流桥堆ZLQ、稳压管D1、隔离二极管D2、开关三极管T1、三极管T2；电流互感器、可控整流器、ZLQ、D1负极依次连接；D1正极串联R6后连接T1的b极；T1的c极串联R10后连接T2的b极；T2的c极串联R9后连接复位按钮；T1的c极串联R7后也连接复位按钮；T1的c极串联R8后连接D2的负极；D2正极连接直流短路保护高电平；T1的c极的电压作为整流器交流侧短路信号传输至主控系统；其中R8与D2之间的电压值作为晶闸管脉冲电路的封锁电平。本发明专利技术能够在可控整流器交流侧短路时，及时检测并能有效封锁晶闸管触发脉冲信号。号。号。

【技术实现步骤摘要】
一种防止可控整流器交流侧故障扩大的保护电路


[0001]本专利技术涉及电力电子

，具体涉及一种防止可控整流器交流侧故障扩大的保护电路。

技术介绍

[0002]大功率可控整流器在工矿企业、电力企业、轨道交通有着广泛的应用，而这些大功率电力整流器中使用了大量价格昂贵的大功率半导体器件晶闸管，这些器件作为可控整流器中关键器件器必须运行安全可靠，但大多数大功率整流器使用场合都会有超越正常工况的过载和电气冲击，很容易使晶闸管击穿损坏，一旦其中一只晶闸管击穿损坏、金属物件导致短路、器件表面导电粉尘和水拉电弧短路而不能及时隔离故障就会导致晶闸管相继击穿损坏，造成重大的设备损失和生产损失。为了保护这些关键设备常常在晶闸管回路串联大功率的快速熔断器来保护，既可防止过载导致晶闸管损坏又有能隔离故障回路，目前大功率整流器都是采样这样的解决方案。
[0003]大功率晶闸管支路串联快速熔断器来保护晶闸管和隔离故障固然有效，但也是一只无奈的选择，大容量的快速熔断器成本虽然比晶闸管来说有较大的成本优势，其价格还是占设备投资成本的可观部分；由于体积大导致结构复杂，占用空间大，装配及更换十分不便，并且快速熔断器是一次性使用，一旦产生熔断保护就需要更换，更换麻烦运行成本高且；另外快速熔断器自身就是一个电流导体，正常工况下也要产生一定的电能消耗并发热，给设备的运行环境带来不利因素，也不利于节能降耗。

技术实现思路

[0004]1.所要解决的技术问题：针对上述技术问题，本专利技术提供一种防止可控整流器交流侧故障扩大的保护电路，能够分别针对正常运行、整流器交流侧短路、直流侧短路三种情况下对整流器晶闸管脉冲控制信号进行封锁或保持处理，达到交流测短路故障时封锁晶闸管控制脉冲使其它晶闸管不能导通，短路故障电流在整流器侧无法续流而消除，既避免了晶闸管免受短路电流冲击击穿又消除了故障电流（避免了故障扩大），达到保护整流器的目的；同时采样电路也能输出一个整流器交流侧短路故障信息给系统主控板，主控接受的此信号后控制程序立即运行在整流器故障保护模式并由软件再次发出封脉信号和整流器交流侧故障信息，达到双重保护目的。为了区分在直流侧短路情况下可控整流器须运行在整流过载模式以分流逆变器中IGBT续流二极管流过的短路电流以达到保护IGBT的目的。
[0005]2.技术方案：一种防止可控整流器交流侧故障扩大的保护电路，用于保护轨道交通的双向变流器；其特征在于：所述双向变流器中可控整流器是用于扩大直流输出能力而配置的，在整流模式下可控整流器与变流器并联输出给直流负载供电；双向变流器的主控系统通过控制可控整流器晶闸管的触发脉冲来协调可控整流器与变流器的输出。
[0006]本申请中，双向变流器是轨道交通中给电力机车提供驱动直流电源和把机车进站刹车过程中由机械能转换的电能回馈到交流供电电网系统中的大功率电力电子装置，其中可控整流器是为变流器扩大直流输出能力而配置的，在整流模式下可控整流器与变流器并联输出给直流负载供电；双向变流器的主控系统通过控制可控整流器晶闸管的触发脉冲来协调可控整流器与变流器两者输出。
[0007]保护电路包括三相电流互感器、三相桥式整流桥堆ZLQ、稳压管D1、隔离二极管D2、开关三极管T1、三极管T2；具体连接方式为：三相电流分别通过三只电流互感器连接至可控整流器的交流输入端，互感器输出端分别连接至三相桥式整流桥堆ZLQ的三个交流输入端；三相桥式整流桥堆ZLQ的输出端连接稳压管D1的负极；稳压管D1的正极串联电阻R6后连接至开关三极管T1的基极；开关三极管T1的集电极串联电阻R10后连接至三极管T2的基极；三极管T2的集电极串联电阻R9后连接至复位按钮；开关三极管T1的集电极串联电阻R7后也连接至复位按钮；开关三极管T1的集电极串联电阻R8后连接至隔离二极管D2的负极；隔离二极管D2的正极连接来自主控制系统发送的直流短路保护高电平；所述开关三极管T1的集电极的电压信号作为整流器交流侧短路信号传输至主控制系统；其中电阻R8与隔离二极管D2之间的电压值作为晶闸管脉冲电路的封锁电平，主控制系统接收到整流器交流侧异常大电流信号后判断是否是直流侧短路决定是否发送封锁电平信号至可控整流器晶闸管触发脉冲电路。
[0008]其中电阻R8与隔离二极管D2之间的电压值作为晶闸管脉冲电路的封锁电平，主控制系统接收到封锁电平信号至可控整流器晶闸管触发脉冲电路。
[0009]进一步地，所述开关三极管T1的基极与三极管T2的发射极之间并联反馈电阻R11；三相电流互感器是输出端分别串联转换电阻R1、R2、R3后接地；所述三相桥式整流桥堆ZLQ的输出端并联电阻R4后连接至稳压管D1；稳压管D1的正极与三相桥式整流桥堆ZLQ的负输出端之间串联电阻R5。
[0010]3.有益效果：采用本方案后，不仅在可控整流器中省取了价格昂贵的快速熔断器，可控整流器结构简化，体积缩小，也减少了可控整流器内部的发热量，减少了检修成本和工作量，更重要的是一旦在可控整流器交流侧短路故障出现，保护电路能及时检测出来并能有效封锁晶闸管触发脉冲信号，封锁电压Uk只有0.2V左右（而非故障时刻正常运行时Uk为21V左右），与此同时也能及时给主控发出交流侧短路故障信号；根据双向变流器辅助可控整流器所选的晶闸管I2t值和实际短路电流大小，实测发生短路故障开始到封锁电压Uk有效时间不大于10ms,为晶闸管抗浪涌冲击时间二分之一不到，完全能起到保护晶闸管和消除短路电路的目的；在做直流侧短路试验时，封锁信号被主控发出直流侧短路保护高电平信号所取代，整流器仍能正常工作，实测数据整流器能分流80%以上的原来由变流器中IGBT续流二极管承担的短路峰值电流，能有效保护IGBT免受短路冲击电流损坏。
附图说明
[0011]图1为采用本专利技术的保护电路实现整流器故障短路保护原理图；图2为采用本专利技术的保护电路实现双向变流器中直流侧短路的电流分配原理图。
具体实施方式
[0012]下面结合附图对本专利技术进行具体的说明。
[0013]如附图1所示，本方案提供了一种低成本交流侧电流采样信号和进行处理并发送至主控板，分别针对正常运行、整流器交流侧短路、直流侧短路三种情况下对整流器晶闸管脉冲控制信号进行封锁或保持处理，达到交流测短路故障时封锁晶闸管控制脉冲使其它晶闸管不能导通，短路故障电流在整流器侧无法续流而消除，既避免了晶闸管免受短路电流冲击击穿又消除了故障电流（避免了故障扩大），达到保护整流器的目的；同时采样电路也能输出一个整流器交流侧短路故障信息给系统主控板，主控接受的此信号后控制程序立即运行在整流器故障保护模式并由软件再次发出封脉信号和整流器交流侧故障信息，达到双重保护目的。为了区分在直流侧短路情况下可控整流器须运行在整流过载模式以分流逆变器中IGBT续流二极管流过的短路电流以达到保护IGBT的目的。
[0014]为了解决上述技术问题，本专利技术采取了以下措施。
[0015]一是在整流器三相交流输入侧增加采样电流互感器CTa、CTb、CTc，电流互感器输出端跨接小阻值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防止可控整流器交流侧故障扩大的保护电路，用于保护轨道交通的双向变流器；其特征在于：所述双向变流器中可控整流器是用于扩大直流输出能力而配置的，在整流模式下可控整流器与变流器并联输出给直流负载供电；双向变流器的主控系统通过控制可控整流器晶闸管的触发脉冲来协调可控整流器与变流器的输出；保护电路包括三相电流互感器、三相桥式整流桥堆ZLQ、稳压管D1、隔离二极管D2、开关三极管T1、三极管T2；具体连接方式为：三相电流分别通过三只电流互感器连接至可控整流器的交流输入端，互感器输出端分别连接至三相桥式整流桥堆ZLQ的三个交流输入端；三相桥式整流桥堆ZLQ的输出端连接稳压管D1的负极；稳压管D1的正极串联电阻R6后连接至开关三极管T1的基极；开关三极管T1的集电极串联电阻R10后连接至三极管T2的基极；三极管T2的集电极串联电阻R9后连接至复位按钮；开关三极管T1的集电极串联...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小平，胡磊磊，张勇，仇志凌，刘苏成，李杨，张万万，
申请(专利权)人：南京亚派科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：