问题25 电力电子装置的保护措施主要有哪些？

在电力电子装置中，除了选择合适的电力电子器件及其驱动电路外，采用合适的过电压保护、过电流保护、du/dt保护和di/dt保护也是非常必要的。

1．过电压的产生原因和保护措施

电力电子装置可能出现的过电压主要包括外因过电压和内因过电压。外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程（如分闸、合闸等），而内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程。过电压产生的原因如图3-9所示。

针对过电压形成的不同原因，可采用不同的抑制方法。常在回路中接入吸收能量的元件，形成吸收回路。

图3-10所示为晶闸管变流装置过电压保护措施及其配置位置，各电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种。其中主电路和整流式阻容保护为抑制内因过电压的措施，其功能已属缓冲电路的范畴。在抑制外因过电压的措施中，采用RC过电压抑制电路最为常见，其典型连接方式如图3-11所示。

RC过电压抑制电路可接于供电变压器的两侧（供电网一侧称网侧，电力电子电路一侧称阀侧），或电力电子电路的直流侧。对大容量的电力电子装置，可采用反向阻断式RC电路。

2．过电流保护措施

电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流。过电流分过载和短路两种情况。

图3-12所示为过电流保护措施及其配置位置，其中采用的快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器是较为常用的措施。一般的电力电子装置均同时采用几种过电流保护措施，以提高保护装置的可靠性和合理性。在选择保护措施时应注意相互协调。通常，电子电路作为第一保护措施，快速熔断器仅作为短路时的部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。

采用快速熔断器（简称快熔）是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。

快速熔断器对器件的保护方式可分为全保护和短路保护两种。全保护是指不论过载还是短路均由快熔进行保护，此方式只适用于小功率装置或器件使用裕度较大的场合。短路保护方式是指快熔只在短路电流较大的区域起保护作用，此方式必须与其他过电流保护措施相配合使用。

对重要的且易发生短路的晶闸管设备，或者工作频率较高、难以进行快熔保护的全控型器件，需采用电子电路进行过电流保护。除了对电机起动的冲击电流等变化较慢的过电流可以利用控制系统本身调节器对电流的限制作用之外，还需要指定专门的过电流保护电子电路，检测到过电流之后直接调节触发或驱动电路，或者关断被保护器件。此外，常在全控型器件的驱动电路中设置过电流保护环节，它对器件过电流的响应是最快的。

3．缓冲电路

缓冲电路（Snubber Circuit）又称为吸收电路，其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt，或者过电流、di/dt，减少器件的开关损耗。缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路又称为du/dt抑制电路，用于吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减少器件的关断损耗。开通缓冲电路又称为di/dt抑制电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减少器件的开通损耗。可将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起，形成复合缓冲电路。还可以用另外的分类方法：如果缓冲电路中储能元器件的能量消耗在其吸收电阻上，则该电路被称为耗能式缓冲电路；如果缓冲电路能将其储能元器件的能量回馈给负载或电源，则该电路被称为馈能式缓冲电路或无损吸收电路。

缓冲电路通常专指关断缓冲电路，而将开通缓冲电路称为di/dt抑制电路。图3-13所示为一种开通缓冲电路。