3.6. Расчет элементов защиты вентильного преобразователя

Наиболее чувствительными элементами силовой части ВП являются полупроводниковые вентили. Они требуют защиты от токов перегрузки и от перенапряжений, т.к. имеют относительно небольшую перегрузочную способность по этим параметрам.

3.6.1. Защита от аварийных токов

Защита ВП от внутренних к.з. обеспечивается плавкими предохранителями путем согласования их амперсекундных характеристик с амперсекундными характеристиками вентилей. При этом для любого момента времени допустимый ток вентиля I_В должен быть более тока срабатывания защиты I_защ, т.е.

I_В  I_защ ,

или

(i²dt)_В  (i²dt)_защ ,

где i²dt_В, i²dt_защ – максимально допустимые значения интегралов квадрата

аварийного тока вентиля и устройства защиты, соответственно.

Защита ВП от аварийных токов при внешних к.з. и срывах инвертирования обеспечивается автоматическими выключателями, которые устанавливают в цепях постоянного и переменного токов (рис. 3).

В качестве защитных устройств находят применение автоматические выключатели А3700, ВАТ-42, ВАТ-46, а также быстродействующие предохранители ПНБ-5, ПП-57, и другие /6,10,17,18/.

Значение интеграла i²dt_В определяется по формуле

i²dt_В = 0,5I²t_И,

где I - значение ударного тока вентиля при заданной длительности перегрузки t_И=10мс /7,8/.

На интервале срабатывания автоматических выключателей при внутренних к.з. и к.з. в цепи нагрузки ограничение токов выполняют соответственно, входные линейные, сглаживающий и уравнительный реакторы.

Наряду с рассмотренными, в ВП применяют быстродействующие устройства защиты по управляющему электроду, сдвигающие импульсы управления к границе инверторного режима при появлении в силовых цепях аварийных токов.

3.6.2. Защита от перенапряжений

При коммутационных и аварийных режимах на вентиль действуют кратковременные периодические и однократные перенапряжения, для ограничения которых применяют специальные защитные устройства.

Для защиты от внешних перенапряжений, возникающих при включении и отключении преобразовательного трансформатора, применяют вспомогательный диодный выпрямитель, нагруженный на RC контур (рис. 3).

Параметры элементов C1, R1, R2 определяют по формулам /5/

C₁  (Ф),

R₁  , (Ом),

R₂C₁ = (1 … 3)c ,

где i_% - величина тока холостого хода трансформатора в процентах.

Если в ВП используется нестандартный трансформатор, значение его тока холостого хода можно взять равным току холостого хода серийно выпускаемого трансформатора той же мощности /6, 10, 16/.

Расчетная мощность резисторов R1 и R2 определяется, соответственно, из выражений

P₁  ,

P₂  .

Для защиты вентилей от коммутационных перенапряжений, вызванных накоплением носителей в полупроводниковой структуре, параллельно вентилям включают защитные RC цепочки (R3 – C2 на рис. 3), параметры которых выбирают в пределах

С₂ = (0,25 … 1) мкФ,

R₃ = (10 … 30) Ом.

Причем большие значения емкости и меньшие значения сопротивлений соответствуют ВП большей мощности.