基于晶閘管的AC-DC變換器保護研究與設(shè)計.pdf

1、晶閘管是大功率電力變換較理想器件。晶閘管具有容量大、耐壓高、效率高、反應(yīng)快、可控制、可靠性好等優(yōu)點,成為了變流技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。晶閘管變流裝置在現(xiàn)代工業(yè)中的各行各業(yè)仍得到廣泛的應(yīng)用,如冶金、電解、電鍍、超高壓直流輸電等。
　　 基于晶閘管的AC-DC變換器工作在大功率環(huán)境中,過電流、短路和過電壓等故障是不可避免的。因此,晶閘管AC-DC變換器必須要有可靠的保護系統(tǒng)。晶閘管AC-DC變換器的保護分為兩種情況:一種是基于器件的保護,例

2、如,阻容緩沖器、過流繼電器、快速開關(guān)、限流電感、快速熔斷器、壓敏電阻等;再一種則是采用電子保護電路。晶閘管AC-DC變換器保護參數(shù)的選取在國內(nèi)大部分僅依靠經(jīng)驗公式,致使參數(shù)有時產(chǎn)生很大偏差。保護參數(shù)選取的不合理,便會產(chǎn)生很高的尖峰電壓造成電力電子器件絕緣降低,間歇性放電甚至器件損壞。因此,針對大功率晶閘管AC-DC變換器的保護進行研究具有理論和現(xiàn)實意義。
　　 本文首先針對大功率12脈波晶閘管AC-DC變換器從過電流、過電壓和過

3、載故障進行研究,提出了過電流保護的參數(shù)設(shè)計方法及過電壓保護阻容緩沖器參數(shù)最優(yōu)的設(shè)計方法,設(shè)計出了基于晶閘管的12脈波AC-DC變換器的器件保護。其次,針對過電壓保護阻容緩沖器電阻常因溫度過高而燒損的現(xiàn)象,采用Saber仿真軟件對試驗電路進行仿真及實際測量的方法,研究阻容緩沖器電阻的溫升特性。在相同電容值,不同電阻值的情況下進行仿真,得出阻值越大溫度上升越快,穩(wěn)定后的溫度阻值大者略高,與實測溫度基本一致。此方法對于大功率RC阻容緩沖器設(shè)計

4、具有一定的指導(dǎo)意義。最后,設(shè)計出了基于晶閘管的12脈波AC-DC變換器保護系統(tǒng)的軟件、硬件設(shè)計。其保護系統(tǒng)的硬件設(shè)計包括直流電源、缺相檢測、電壓采樣、電流采樣、過欠壓保護電路、數(shù)字I/O口和串口通信的設(shè)計。軟件包括ADC采樣、I/O口、保護功能。
　　 對本文提出的基于晶閘管的AC-DC變換器的過電流保護、過電壓保護方法進行驗證。將此方法計算得出的保護參數(shù)用Saber仿真軟件搭建仿真模型,進行了仿真驗證。同時,又進行了12脈波晶