CN102035188A - 一种新型晶闸管过电压保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新型晶闸管过电压保护实现方法为晶闸管触发与监测单元利用分压器测量晶闸管电压，当晶闸管电压达到保护水平时，立即触发晶闸管。巧妙地利用晶闸管的直流均压电阻作为分压器的高压臂，低压臂安装在晶闸管触发与监测单元。晶闸管过电压保护水平可根据需要实时地调节。该方式克服了采用BOD器件作为过电压保护方法的所有缺点。
Description
技术领域
本发明属于电子电力领域和直流输电领域，涉及一种新型晶闸管过电压保护方法方法。
背景技术
传统的晶闸管过电压保护方法为当晶闸管电压达到预设的保护水平，立即保护触发晶闸管，保护水平为预设的固定值。但是在高压大功率领域晶闸管通常串联运行，晶闸管两端并联了阻尼电阻、阻尼电容和直流均压电阻，晶闸管的正常触发和过电压保护采用晶闸管触发与监测单元实现，一旦晶闸管的正常触发回路损坏，设备继续运行时，与其串联的晶闸管能够下常触发导通，而正常触发回路被损坏的晶闸管只能靠过电压保护触发，为了提高设备的可利用率，允许这种工况长期运行。在这种工况晶闸管的阻尼电阻、阻尼电容和直流均压电阻承受很高的电压和电流强度，且其dv/dt、di/dt很大，容易造成阻尼电阻、阻尼电容和直流均压电阻的损坏。同时根据该工况确定阻尼电阻、阻尼电容和直流均压电阻的额定电压，其额定电压较高；根据该工况确定阻尼电阻、直流均压电阻的额定功率，其额定功率较大。
传统的晶闸管过电压保护实现方法采用BOD器件实现，当晶闸管电压达到BOD器件击穿电压后，BOD器件被击穿导通，导通电流注入晶闸管门极使其触发导通，实现了晶闸管过电压保护。BOD器件和限流电阻安装在晶闸管触发与监测单元，这种方式实现的晶闸管过电压保护存在四种缺点，缺点一：晶闸管阳极的高电压引入晶闸管触发与监测单元，使得电路板的体积很大，不利于设备小型化和紧凑化；缺点二：BOD保护动作时，BOD回路瞬时的高电压和大电流(脉冲电流)对晶闸管触发与监测单元逻辑电路有较大的电磁干扰，降低了晶闸管触发与监测单元抗电磁干扰能力；缺点三：BOD器件较昂贵，增加了设备造价；缺点四：过电压保护水平不可调，保护水平为BOD器件的击穿电压。
中国专利申请200920083881.2公开了一种大功率晶闸管保护装置，它包括晶闸管(KP1)，触发电路(2)，其所述晶闸管(KP1)、避雷器(MYN1)、换向吸收装置(RC)并联后与熔断器(RD)串联，再与工作电源(AX)连接。它克服了在现有的电网中对大功率晶闸管没有进行有效保护的问题。本实用新型采用五种保护措施对晶闸管在运行过程中出现的过电压、过电流及过热现象都充分有效的进行了保护。
中国专利申请200610064922.4公开了一种击穿二极管触发晶闸管型过电压保护装置，由一个或多个串联的晶闸管及其附件构成，晶闸管阀门极和阳极之间接BOD，当晶闸管两端的正向电压超过某一特定值时BOD转换到通态，靠一种急剧的短路作用触发晶闸管。晶闸管两端还并联电阻和电容组成的阻尼吸收回路，BOD触发串联晶闸管单元通过保护阻尼电阻接地。BOD的动作电压可决定过电压的保护水平，阻尼吸收回路吸收晶闸管阀的关断过冲，还起到减缓过电压波头的作用。保护阻尼电阻则起到抑制电流、消耗能量的作用，其电阻值的选择也同时决定了保护动作残压的大小。过电压冲击波的大部分能量都消耗在了保护阻尼电阻上，晶闸管只是自身的导通损耗。
以上两种专利申请采用BOD保护，BOD器件和限流电阻安装在晶闸管触发与监测单元，这种方式实现的晶闸管过电压保护存在四种缺点，缺点一：晶闸管阳极的高电压引入晶闸管触发与监测单元，使得电路板的体积很大，不利于设备小型化和紧凑化；缺点二：BOD保护动作时，BOD回路瞬时的高电压和大电流(脉冲电流)对晶闸管触发与监测单元逻辑电路有较大的电磁干扰，降低了晶闸管触发与监测单元抗电磁干扰能力；缺点三：BOD器件较昂贵，增加了设备造价；缺点四：过电压保护水平不可调，保护水平为BOD器件的击穿电压。
发明内容
一种新型晶闸管过电压保护方法为当晶闸管过电压保护连续动作至规定次数，每次动作的时间间隔小于等于正常触发的时间间隔，则自动调低保护水平；当过电压保护消失的时间大于正常触发的时间间隔，则保护水平自动恢复至初始值。自动调低后的保护水平设定方法：使其在正常工作下不发生误动作。
采用本发明介绍的晶闸管过电压保护方法后，根据过电压保护连续动作确定阻尼电阻、阻尼电容和直流均压电阻的额定电压，其额定电压有所地降低；根据过电压保护连续动作确定阻尼电阻、直流均压电阻的额定功率，其额定功率有所地降低。发生晶闸管过电压保护连续动作时，阻尼电阻、阻尼电容和直流均压电阻的电压、电流和dv/dt、di/dt较小，不容易损坏阻尼电阻、阻尼电容和直流均压电阻，极大地提高了设备的可靠性。
本发明的一种新型晶闸管过电压保护方法，于包括以下步骤：
(1)晶闸管触发与监测单元利用分压器的高压臂和低压臂测量晶闸管电压，当晶闸管电压达到保护水平时，晶闸管触发与监测单元产生触发脉冲，立即触发晶闸管；
(2)当晶闸管过电压保护消失的时间大于正常触发的时间间隔，则保护水平自动恢复至初始值；
(3)当晶闸管过电压保护连续动作至规定次数，每次动作的时间间隔小于等于正常触发的时间间隔，则自动调低保护水平；
其中，与晶闸管串联的两个直流均压电阻作为晶闸管触发与监测单元电压采集分压器的高压臂，无需配备单独的分压器。
其中，低压臂安装在晶闸管触发与监测单元。
其中，晶闸管过电压保护水平可根据需要实时进行调节。
其中，由晶闸管触发与监测单元实现，电阻Rj1、Rj2为串联的直流均压电阻，兼作电压分压器的高压臂，分压器的低压臂由电阻R1、R2、R3、电容C1和二极管D1组成，分压比由电阻Rj1、Rj2、R1、R2、R3的电阻值共同确定，其中电阻Rj1、Rj2电阻值由晶闸管串联运行特性选择，根据电阻Rj1、Rj2电阻值和分压比要求确定电阻R1、R2、R3电阻值，电容C1用于滤波和抗干扰，二极管D1将分压器低压臂的反向电压钳位，防止反向电压过高损坏晶闸管触发与监测单元；
其中，将采集到的晶闸管电压，也即电阻R3和R2连接点电压，与设定的保护水平比较，判断晶闸管是否过电压，如果发生过电压则产生触发脉冲，触发晶闸管；同时判断晶闸管过电压保护是否连续动作达到规定次数，每次动作的时间间隔小于等于正常触发的时间间隔，则自动调低保护水平；当过电压保护消失的时间大于正常触发的时间间隔，则保护水平自动恢复至初始值，自动调低后的保护水平设定，使其在正常工作下不发生误动作。
本发明技术方案的优点是：
1)引入晶闸管触发与监测单元的电压为分压器低压臂的电压，极大地降低了电路板的体积，实现了晶闸管触发与监测单元的小型化和紧凑化；
2)过电压保护动作时没有高压、大电流(脉冲电流)，提高了晶闸管触发与监测单元抗电磁干扰能力；
3)采用电压测量方式，利用原有的直流均压电阻作为分压器的高压臂，低压臂的电子电路价格远比BOD低，大大节省了设备成本；
4)过电压保护水平可根据需要实时调节，实现任何方式的过电压保护方法；
5)采用新的晶闸管过电压保护方法后，阻尼电阻、阻尼电容和直流均压电阻的额定电压有所降低；阻尼电阻、直流均压电阻的额定功率有所降低。发生晶闸管过电压保护连续动作时，阻尼电阻、阻尼电容和直流均压电阻的电压、电流和dv/dt、di/dt较小，不容易损坏阻尼电阻、阻尼电容和直流均压电阻，极大地提高了设备的可靠性。
附图说明
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附图说明如下：
图1示出了本发明的晶闸管触发与监测单元过电压保护的逻辑电路。
具体实施方式
本发明的一种新型晶闸管过电压保护方法由晶闸管触发与监测单元实现，原理如技术附图2。Rj1、Rj2为串联的直流均压电阻，兼作电压分压器的高压臂。分压器的低压臂由电阻R1、R2、R3、电容C1和二极管D1组成。分压比由Rj1、Rj2、R1、R2、R3电阻值共同确定，其中Rj1、Rj2电阻值由晶闸管串联运行特性选择，根据Rj1、Rj2电阻值和分压比要求确定R1、R2、R3电阻值。电容C1滤波和抗干扰，二极管D1将分压器低压臂的反向电压钳位，防止反向电压过高损坏晶闸管触发与监测单元。
晶闸管触发与监测单元过电压保护的逻辑电路见技术附图2，将采集到的晶闸管电压(R3和R2连接点电压)与设定的保护水平比较，判断晶闸管是否过电压，如果发生过电压则产生触发脉冲，触发晶闸管；同时判断晶闸管过电压保护是否连续动作达到规定次数，每次动作的时间间隔小于等于正常触发的时间间隔，则自动调低保护水平；当过电压保护消失的时间大于正常触发的时间间隔，则保护水平自动恢复至初始值。自动调低后的保护水平设定方法：使其在正常工作下不发生误动作。
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。
Claims (6)
1.一种新型晶闸管过电压保护方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)晶闸管触发与监测单元利用分压器的高压臂和低压臂测量晶闸管电压，当晶闸管电压达到保护水平时，晶闸管触发与监测单元产生触发脉冲，立即触发晶闸管；
(2)当晶闸管过电压保护消失的时间大于正常触发的时间间隔，则保护水平自动恢复至初始值；
(3)当晶闸管过电压保护连续动作至规定次数，每次动作的时间间隔小于等于正常触发的时间间隔，则自动调低保护水平；
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：与晶闸管串联的两个直流均压电阻作为晶闸管触发与监测单元电压采集分压器的高压臂，无需配备单独的分压器。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：低压臂安装在晶闸管触发与监测单元。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：晶闸管过电压保护水平可根据需要实时进行调节。
5.如权利要求1-4所述的方法，其特征在于由晶闸管触发与监测单元实现，电阻Rj1、Rj2为串联的直流均压电阻，兼作电压分压器的高压臂，分压器的低压臂由电阻R1、R2、R3、电容C1和二极管D1组成，分压比由电阻Rj1、Rj2、R1、R2、R3的电阻值共同确定，其中电阻Rj1、Rj2电阻值由晶闸管串联运行特性选择，根据电阻Rj1、Rj2电阻值和分压比要求确定电阻R1、R2、R3电阻值，电容C1用于滤波和抗干扰，二极管D1将分压器低压臂的反向电压钳位，防止反向电压过高损坏晶闸管触发与监测单元；
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于将采集到的晶闸管电压，也即电阻R3和R2连接点电压，与设定的保护水平比较，判断晶闸管是否过电压，如果发生过电压则产生触发脉冲，触发晶闸管；同时判断晶闸管过电压保护是否连续动作达到规定次数，每次动作的时间间隔小于等于正常触发的时间间隔，则自动调低保护水平；当过电压保护消失的时间大于正常触发的时间间隔，则保护水平自动恢复至初始值，自动调低后的保护水平设定，使其在正常工作下不发生误动作。
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