SCR保护

在本教程中,我们将了解一些常用的SCR保护技术,用于过电压,过电亚博彩票下载流,DI / DT,DV / DT等。

介绍

对于令人满意和可靠的操作,由于过载,电压瞬变和其他异常情况,不应超过SCR的指定额定值。如果超过评级,则会将损坏永久地损坏。由于在关闭SCR期间反向恢复过程,SCR中发生电压过冲。

此外,在开启期间,切换动作在电感存在下产生过电压。在短路的情况下,大电流流过于非常大于额定电流的SCR。因此,为了避免由于这些异常条件而对SCR上的不期望的影响,SCR必须提供合适的保护电路。

用于SCR的一些保护技术包括过电压保护,过电流保护,DV / DT保护和DI / DT保护。此外,为了操作允许的温度限制,必须在连接处产生的热量耗散。这可以通过使用散热器来实现。让我们简要讨论这些保护方法。

4.

过电压

超过电压是SCR失败的最大原因。这些瞬态电压通常导致SCR的未划伤开启。此外,如果反向瞬态电压超过SCR的VBR,则可能导致SCR的永久破坏。

有几个原因出现这些过度的电压,如换向,斩波,闪电等取决于这些来源,通过电压分为两种类型的内部和外部电压。

内部过电压

SCR在运行时出现内部电压。在关闭SCR期间,在阳极电流降低到零以扫除之前的存储费后,反向电流继续流过SCR。这种反向电流在反恢复间隔结束时以更快的速率衰减。

由于电路的电感,该高DI / DT产生高电压。该电压值可以远高于SCR的额定值,因此SCR可能损坏。

外部过电压

这些电压由供电源或负载产生。其中一些是

  • 如果SCR在随变压器提供的转换器电路中以阻塞模式,则通过变压器的主电流流过磁化电流。如果初级侧开关突然移除,则在变压器的次级中产生高压瞬态,因此在SCR上施加它。该电压是SCR的断裂电压的几倍。
  • SCR转换器连接的HVDC系统上的闪电浪涌导致过度的电压非常高。
  • 如果SCR转换器电路连接到高感应负载,则电流的突然中断会产生跨SCR的高电压。
  • 如果在DC侧设置开关,则这些开关的突然操作会产生电弧电压。这也可以在SCR上产生过电压。

防止过电压

为了保护SCR抵抗瞬态过电压,在转换器电路中为每个SCR提供并行R-C缓冲网络。该缓冲网络保护SCR防止在反向恢复过程中引起的内部电压。在关闭SCR或换向后,反向恢复电流被转移到由能量存储元件组成的缓冲电路。

输入侧的闪电和切换浪涌可能会损坏转换器或变压器。通过在SCR上使用电压夹紧装置,这些电压的效果最小化。因此,最常用的是金属氧化物压敏电阻,硒雷丝器二极管和雪崩二极管抑制器等电压夹紧装置。

这些器件具有下降的电阻特性,电压增加。因此,当浪涌电压出现在设备上时,这些器件在SCR上提供低电阻路径。下图显示了使用雷切斯二极管和缓冲网络的对电压的SCR保护。

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过流

在短路条件下,通过电流流过SCR。这些短路是内部或外部的。内部短路是由SCR失败的原因引起的阻挡前向或反向电压,发射脉冲的未对准,转换器输出端子短路由于连接电缆或负载等。外部短路是由负载中的持续过载和短路。

在短路的情况下,故障电流取决于源阻抗。如果在短路期间源阻抗足够,则故障电流受到SCR的多周期浪涌等级的限制。在AC电路的情况下,如果忽略源电阻,则发生故障在峰值电压的瞬间发生。

在DC电路的情况下,故障电流受到源电阻的限制。因此,如果源阻抗非常低,则故障电流非常大。这种电流的快速上升增加了结温,因此SCR可能会受损。因此,在发生故障之前必须清除故障,在其它单词中发生故障电流必须在当前零位置之前中断。

防止过流

可以使用常规保护装置(HRC保险丝,可覆盖保险丝,半导体保险丝等),承包商,继电器和断路器等电流保护装置来保护SCR免受传统的电流保护装置。通常用于连续过载和长时间的浪涌电流,采用断路器来保护SCR引起的。

为了有效跳闸断路器,必须使用SCR额定值正确协调跳闸时间。而且,具有短持续时间(作为子循环浪涌电流)的大型浪涌电流是通过与SCR串联的快速作用保险丝连接的限制。

因此,必须选择融合时间和子循环额定值的适当协调以进行可靠的保护。因此,熔断器和断路器的适当协调对于SCR的额定值是必不可少的。

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用于保护SCR的保险丝的选择必须满足以下条件。

  • 必须额定熔断器连续携带全负载电流加上一个小时期的边缘过载电流。
  • 熔丝的I2T额定值必须小于SCR的I2T额定值
  • 在电弧周期期间,熔丝电压必须高,以便迫使电流值。
  • 中断电流后,保险丝必须承受任何限制电压。

SCR的DI / DT保护

阳极电流通过栅极信号的应用而导通时的流过SCR。该阳极电流采用一些有限的时间来分布SCR的连接点。为了良好的SCR工作,该电流必须均匀地蔓延到交界处的表面上。

如果阳极电流的升高速率(DI / DT)高,结果在结杆点上的电流不均匀扩散。由于电流密度高,这进一步导致在栅极 - 阴极结附近形成局部热点。由于过热,这种效果可能会损坏SCR。因此,在转换SCR的过程期间,DI / DT必须保持在指定限度以下。

为防止电流的高速率,电感与晶闸管串联连接。典型的SCR DI / DT评级在每微秒20-500安培之间的范围内。

SCR的DV / DT保护

当SCR是正向偏置时,结j1和j3正向偏置和结j2是反向偏置的。该反向偏置结J2具有电容器的特性。因此,如果施加的正向电压率在SCR上非常高,则在SCR上非常高,如果没有任何栅极信号,即使没有任何栅极信号,充电电流通过结j2足够高。

这被称为SCR的DV / DT触发,其通常不用,因为它是错误的触发过程。因此,阳极升高到阴极电压,DV / DT必须处于指定的限制,以保护SCR防止假触发。这可以通过在SCR上使用RC Snubber网络来实现。

洗脱电路的工作

如上所述,通过使用RC缓冲电路实现对高压反向恢复瞬变和DV / DT的保护。该缓冲电路包括一系列电容器和电阻的组合,该电容和电阻在SCR上连接。这也包括与SCR串联的电感,以防止高DI / DT。电阻值为几百欧姆。用于保护SCR的缓冲网络如下所示。

3.

当开关关闭时,突然电压显示在SCR上,该SCR绕过RC网络。这是因为电容器用作短路,其使SCR两端的电压降低到零。随着时间的增加,电容器上的电压以慢速构建,使得电容器上的DV / DT太小而无法打开SCR。因此,跨SCR和电容器的DV / DT小于SCR的最大DV / DT额定值。

通常,电容器被充电到电压等于的最大电源电压,该电源电压是SCR的正向阻断电压。如果SCR接通,则电容器开始放电,从而导致高电流流过SCR。

这产生了高度/ dt,导致损坏SCR。因此,为了限制高DI / DT和峰值放电电流,小电阻与电容器串联放置,如上所述。这些缓冲电路也可以连接到任何开关电路以限制高浪涌或瞬态电压。

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