一种新型晶闸管dv/dt保护方法

文档序号:7441348阅读:324来源:国知局
专利名称:一种新型晶闸管dv/dt保护方法
技术领域
本发明涉及电力系统器件领域,具体涉及一种新型晶闸管dv/dt保护方法。
背景技术
换流阀是直流输电工程最重要的一次设备,在换流阀运行过程中可能会遭受陡 波、雷电波、操作波的影响,为了能快速的触发晶闸管导通,防止晶闸管被破坏,在设计过程 中,通过测量dv/dt值,从而判断施加到阀上的电压状况,当判断dv/dt达到保护水平值时, 触发晶闸管,达到保护晶闸管的目的。换流阀在运行过程中可能会受到陡波、雷电波、操作波的影响,由于电压上升的速 率很快,从而在换流阀上产生很大的电压变化率(dv/dt),这种dv/dt对于晶间管可能是致 命的,既有可到导致晶闸管损坏,因而必须在设计晶闸管电子设备时必须考虑dv/dt保护 电路,从而达到保护晶闸管的目的。由于传统的直流输电工程都是采购国外的直流输电换流阀,该项技术尚且被国外 公司垄断,由于换流阀晶闸管的dv/dt保护实现方法和保护策略比较困难,并且随着晶闸 管结温的升高,晶闸管的电压耐受能力会下降,晶闸管的dv/dt保护水平值也要相应的下 降,因而晶闸管的dv/dt保护策略相对比较复杂,目前国内尚且没有对换流阀晶闸管的dv/ dt保护电路和保护策略有较为专业的理论分析。该专利即是在这样的技术背景下设计了 dv/dt保护电路,该保护电路结构简单,设计方法巧妙,为实现换流阀的自主研发具有积极 作用。专利CN200710041731. 0 一种高压变频调速装置的功率单元旁路机构中提到在晶 闸管模块之间设有吸收dv/dt的吸收电路。该专利旨在利用dv/dt吸收电路来降低晶闸管 两端的dv/dt,这是一种很不智能的方法,且当dv/dt过大时,吸收回路吸收的dv/dt十分有 限,本专利所设计的dv/dt能够通过设置dv/dt保护策略,能够随着dv/dt的增大降低保护 水平,从而达到保护晶闸管的目的,方便灵活,可靠安全。

发明内容
由于过大的dv/dt会导致晶闸管的损坏,致使直流换流阀的运行出现故障,本发 明通过设计一种晶闸管级dv/dt的保护电路,提供了一种晶闸管的dv/dt保护策略,随着晶 闸管两端的dv/dt的增大减小晶闸管的过电压保护水平,保护晶闸管免受过大的dv/dt而 导致损坏。本发明提出了一种新型晶闸管dv/dt保护方法,包括以下步骤(1) 一种新型晶闸管dv/dt保护方法是由保护电路和保护策略构成,所述保护电 路包括晶闸管级电路和dv/dt检测电路;(2)所述保护电路中的晶闸管级电路包括晶闸管Tl、阻尼回路和直流均压电阻回 路,所述阻尼回路包括三端电容Cdl、Cd2和Cd3,所述电容Cdl的高压端和晶闸管阳极连接, 所述电容Cdl的低压端和电容Cd2、电容Cd3的高压端连接,电容Cd2和阻尼电阻Rd3相连
3接;(3)所述dv/dt检测电路包括直流均压回路和dv/dt计算回路,所述直流均压回路 由电阻Rjl和电阻Rj2串联后和电阻R5串联构成,电阻Rjl、Rj2和R5串联构成晶闸管电 压的测量高压电阻,该3个电阻与电阻R6构成分压电路,通过这一电压分压回路有效地测 量晶闸管两端的电压,所述dv/dt计算回路是由三端电容的电容Cd3、电阻Rd3、电容C4和 电阻R6相连构成,当晶闸管两端遭受dv/dt的电压时,通过该回路将产生一定的电流,电流 值为dv/dt和电容C4和Cd3串联后的乘积,该电流流过电阻R6后将产生电压,通过测量R6 上的电压即可以得知晶闸管遭受的dv/dt值。其中,所述dv/dt保护策略是根据晶闸管遭受的dv/dt越大,晶闸管耐受电压的能 力越低,因而当dv/dt过大时需要调整晶闸管的保护水平,以达到保护晶闸管的目的,所述 dv/dt的保护水平约为4 6kV/us,保护策略是当晶闸管的dv/dt小于保护水平时,晶闸管 的过电压保护水平不变,为5kV 8kV,根据晶闸管的具体参数而设定,当晶闸管上的电压 大于保护水平时,晶闸管的过电压保护值将会降低至4kV以下。本发明技术方案的优点是采取了有效的dv/dt保护方法,设计了合理的保护电 路,方法易于实现,保护策略全面可靠。


为了使本发明的内容被更清楚的理解,并便于具体实施方式
的描述,下面给出与 本发明相关的

如下图1是本发明的dv/dt保护原理图;图2是保护策略配置图;图3是晶闸管dv/dt较大时电压保护试验波形示意图;图4是晶闸管遭受雷电波时电压保护试验波形示意图。
具体实施例方式参考附图1,下面将详细介绍该专利所设计的换流阀晶闸管级dv/dt保护电路原 理,陡波、雷电波或者操作波施加到晶闸管后,从晶闸管极的电容Cdl、Cd2,通过电阻Rd3传 至晶闸管电子设备,dv/dt通过电容C4后,产生电流Ic4,Ic4通过电阻R6后,在R6上产生 电流,其电流值和dv/dt值成正比。在电气设计中,设计晶闸管级的保护水平,只要测到电 阻R6上的电压,经过计算,即可以变换到晶闸管级的dv/dt。当dv/dt大于保护水平时,则 TE产生晶闸管触发脉冲,触发晶闸管导通,使得晶闸管免受过电压的影响,从而实现保护晶 闸管的目的。晶闸管的保护策略和保护水平如附图2所示,该图描述了晶闸管正向电压和dv/ dt保护特性曲线,虚线表示晶闸管的耐受能力,实线表示晶闸管的dv/dt保护水平值。由于 随着晶闸管的结温升高,晶闸管的正向耐受电压越低,因而为了保护晶闸管免受过高的dv/ dt, dv/dt的保护水平值也应随着降低,按照这种保护策略,可以实现晶闸管dv/dt保护随 着晶闸管的电压耐受的降低而降低,从图可见当dv/dt过大后,保护水平值比晶闸管的耐 受降低的更快,从而实现了对晶闸管保护的目的。见附图3,试验波形时间为2ms每格,在5ms时保护动作,保护水平约为5kV,这是此时的dv/dt约为lV/us,这样的dv/dt值和C4+Cd3的乘积较小,流过电阻R6的电流较小, 因而在电阻R6上的电压也比较小,晶闸管保护电路上检测的电压比较低,因而dv/dt保护 不起作用。当对晶闸管施加雷电波时,见附图4,此时晶闸管两端电压的dv/dt约为4kV/us。 电路中的dv/dt起到作用,即发生了 dv/dt保护。上面通过特别的实施例内容描述了本发明,但是本领域技术人员还可意识到变型 和可选的实施例的多种可能性,例如,通过组合和/或改变单个实施例的特征。因此,可以 理解的是这些变型和可选的实施例将被认为是包括在本发明中,本发明的范围仅仅被附上 的专利权利要求书及其同等物限制。
权利要求
一种新型晶闸管dv/dt保护方法,其特征在于包括以下步骤(1)一种新型晶闸管dv/dt保护方法是由保护电路和保护策略构成,所述保护电路包括晶闸管级电路和dv/dt检测电路;(2)所述保护电路中的晶闸管级电路包括晶闸管T1、阻尼回路和直流均压电阻回路,所述阻尼回路包括三端电容Cd1、Cd2和Cd3,所述电容Cd1的高压端和晶闸管阳极连接,所述电容Cd1的低压端和电容Cd2、电容Cd3的高压端连接,电容Cd2和阻尼电阻Rd3相连接;(3)所述dv/dt检测电路包括直流均压回路和dv/dt计算回路,所述直流均压回路由电阻Rj1和电阻Rj2串联后和电阻R5串联构成,电阻Rj1、Rj2和R5串联构成晶闸管电压的测量高压电阻,该3个电阻与电阻R6构成分压电路,通过这一电压分压回路有效地测量晶闸管两端的电压,所述dv/dt计算回路是由三端电容的电容Cd3、电阻Rd3、电容C4和电阻R6相连构成,当晶闸管两端遭受dv/dt的电压时,通过该回路将产生一定的电流,电流值为dv/dt和电容C4和Cd3串联后的乘积,该电流流过电阻R6后将产生电压,通过测量R6上的电压即可以得知晶闸管遭受的dv/dt值。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述dv/dt保护策略是根据晶闸管遭受的 dv/dt越大,晶闸管耐受电压的能力越低,因而当dv/dt过大时需要调整晶闸管的保护水 平,以达到保护晶闸管的目的,所述dv/dt的保护水平约为4 6kV/us,保护策略是当晶闸 管的dv/dt小于保护水平时,晶闸管的过电压保护水平不变,为5kV 8kV,根据晶闸管的具 体参数而设定,当晶闸管上的电压大于保护水平时,晶闸管的过电压保护值将会降低至4kV 以下。
全文摘要
本发明涉及电力系统器件领域,具体涉及一种新型晶闸管dv/dt保护方法。本发明通过设计一种直流换流阀晶闸管级dv/dt的保护电路,提供了一种dv/dt的保护策略。能够对晶闸管级的dv/dt进行检测,通过检测dv/dt,及时调整晶闸管保护水平,从而达到保护晶闸管的目的。该保护电路结构简单,设计方法巧妙,能够较好的保护晶闸管免受过高dv/dt损坏。
文档编号H02H9/04GK101984532SQ20101051243
公开日2011年3月9日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者王华锋, 陈龙龙, 魏晓光 申请人:中国电力科学研究院
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