BOD在晶闸管过电压保护中的应用研究
晶闸管的原理及应用
晶闸管的原理及应用1. 晶闸管的原理晶闸管是一种半导体器件，其工作原理基于PN结的导通与截止特性。
晶闸管由四层PNPN结构组成，其中的P1-N1和N2-P2结称为控制结，而P2-N2结称为工作结。
晶闸管的工作原理可以分为两个状态：触发和导通。
1.1 触发状态在触发状态下，当控制结接受到一个正向脉冲电压时，会导致控制结内的正电荷的积累，从而降低控制结内的屏蔽电压。
一旦屏蔽电压降低到一定程度，晶闸管会进入导通状态。
1.2 导通状态在导通状态下，晶闸管的P2-N2结中的准电子可以移动到N2区域，将晶闸管的内部转变为一个低阻抗通路。
此时，只要存在足够的电流注入，晶闸管就能保持导通状态。
2. 晶闸管的应用晶闸管作为一种重要的半导体器件，广泛应用于各种电子电路中。
以下是晶闸管应用的一些常见场景：•电能调节：晶闸管可用于控制大功率电流，实现电力传输的调节，例如在工厂中用于控制电机的启停和速度调节。
•直流电动机驱动：晶闸管可以作为直流电动机的电流控制装置，通过控制晶闸管的导通时间和关断时间，可以调节直流电动机的转速。
•交流电源控制：晶闸管可用于交流电源的控制，例如用于电子变压器的调节。
•逆变器：晶闸管逆变器是将直流电压转换为交流电压的关键组成部分，广泛应用于太阳能和风能发电等领域。
•发光器件驱动：晶闸管可以用于驱动各种发光器件，如LED等。
•温度控制：通过控制晶闸管的导通时间和关断时间，可以实现温度控制，例如烤箱和电熨斗等家电产品中的温度控制。
3. 总结晶闸管是一种重要的半导体器件，其工作原理基于PN结的导通与截止特性。
它在电力调节、直流电机驱动、交流电源控制、逆变器、发光器件驱动和温度控制等领域都有重要的应用。
通过掌握晶闸管的原理及应用，可以更好地理解和应用该器件，实现各种电子电路的设计与控制。
以上就是晶闸管的原理及应用的介绍。
希望对你有所帮助！。
关于晶闸管的保护措施的文章
• 在晶闸管里有许多的保护措施，不只是保 护自身，一些保护措施还可以保护我们不 受到伤害。
•
晶闸管对过电压很敏感，当正向电压超 过其断态重复峰值电压udrm一定值时晶闸 管就会误导通，引发电路故障。
• 当外加反向电压超过其反向重复峰值电压 urrm一定值时，晶闸管就会立即损坏。因 此，必须研究过电压的产生原因及抑制过 电压的方法。
• 在我们日常使用中要好好的避免以上内容， 防止晶闸管损坏或者减少使用寿命。 Nhomakorabea•
过电压产生的原因主要是供给的电功率 或系统的储能发生了激烈的变化，使得系 统来不及转换，或者系统中原来积聚的电 磁能量来不及消散而造成的。
• 主要发现为雷击等外来冲击引起的过电压 和开关的开闭引起的冲击电压两种类型。
• 由雷击或高压断路器动作等产生的过电压 是几微秒至几毫秒的电压尖峰，对晶闸管 是很危险的。
BOD器件及其应用
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当 晶 间 管 本 身的 电 压 上 升 宝 达 到 7 Η Ι Η ≅ ϑ 时
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SHK-BOD自脱离过电压保护器
BOD(保的）R自脱离过电压保护装置产品型号：SHK-BOD由于过电压能量过大、超期服役、产品质量等原因造成过电压保护器和避雷器的氧化锌阀片烧毁，并导致相间短路的事故时有发生。
由于对截面选择、电缆长度、线间距离处理不当，全密封结构过电压保护器的引线电缆没能有效发挥安全脱离的作用。
大量的事故致使对过电压保护器和氧化锌避雷器失去信息，一些用户拆除现有安装使用的过电压保护器，少数用户拒绝在中压配网装设过电压保护器和氧化锌避雷器。
为解决三相组合式过电压保护器的安全自脱离问题，我公司利用自主知识产权的过电压保护器脱离技术，专门开发出BOD型自脱离过电压保护器，于2009年获得了国家发明专利（ZL 2009 1 0116080.6）和实用新型专利（ZL 2009 2 0142756.4）。
产品用途：●装设在进出线开关柜的线路侧，可有效限制电网的内部过电压和真空开关开断过程中发生在线路侧的操作过电压；●装设在电压互感器柜，可有效限制电网的内部过电压和真空开关开断过程中发生在电源侧的操作过电压。
产品功能：●能有效限制发生在相与地之间和相与相的大气过电压和电网的各类内部过电压。
●具有动作计数和脱离器状态监测功能。
●配置RS—485通讯接口，可通过网线与监控系统实现数据远传。
装置特点：●采用放电间隙与氧化锌阀片串联作为基本保护单元，巧妙地解决了用于中性点非有效接地系统的避雷器和过电压保护器普遍存在的限制过电压与自身安全的矛盾。
●串联间隙与氧化锌阀片在参数方面的巧妙配合，两者互为保护，无间隙、无续流，动作寿命至少可达10000次。
●采用四星型对称结构，相间保护特性与相对低保护特性相同，更有利于保护相间绝缘。
●采用阻性放电间隙，大大降低了冲击系数。
●当氧化锌氧化锌阀片崩溃后脱离器可在1～2ms之内可靠动作，可有效避免氧化锌阀片烧毁导致的相间短路事故。
直流输电换流阀允许晶闸管BOD动作数量的研究
（ Ｘｕ Ｊ ｉ Ｏｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｘｕ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ４ ６ １ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｂ ｒ ｅ ａ ｋ ｏ ｖ ｅ ｒ ｄ ｉ ｏ ｄ ｅ （ ＢＯ Ｄ） ； ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｔ ｒ ｅ ｒ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ
０引 言
在５ ０ ０ ｋ Ｖ直 流输 电 系 统 中 ． 单 极 换 流器 是 由两 个
｛ ｛ ｔ ｌ ｌ ｍ≯ 啪≯ － § §
究 。分别仿 真测量两种触发角 度下 ． 不 同数量 的晶 闸
管 Ｂ Ｏ Ｄ动作 时阀侧交 流电流 的直流分量大小
为 此 。研 究 单 阀 中不 同 数 量 的 晶 闸管 Ｂ Ｏ Ｄ动 作 时 的 阀 侧 交 流 电 流 直 流 分 量 的 大 小 ．为 单 阀 中 允 许
Ｂ Ｏ Ｄ动作的晶闸管数量提供依据
电 力 专 栏
直流输电换流阀允许晶闸管 Ｂ Ｏ Ｄ动作数量的研究
朱新 华 ， 常 忠廷 ， 何青 连 ， 李 生林 ， 洪 波
（ 河南省许 继集 团 ， 河南 许昌 ４ ６ １ ０ ０ ０ ）
摘 要 ： 通 过理 论 分析 以及 Ｐ Ｓ Ｃ ＡＤ 仿真 ， 验证 直 流输 电换 流 阀 中不 同数 量 的 晶 闸管 过 电压 强制 触发 （ Ｂ ０Ｄ） 时对
阀侧 直流 分量 的 影响 ， 提 出单 个换 流 阀 中允许 的晶 闸管 强制 触发 的数 量。
浅析晶闸管的过电压保护
一
６２ —
一
６ 一 】
计 算机 光盘 软件 与 应用
工程技术
件。
Ｃ ｍ ｕ ｅ Ｄ Ｓ ｆ ｗ ｒ ｎ ｐ ｎｃ ｔ ０ ｓ ｏ ｐ ｔｒ Ｃ ｏ ｔａ ｅ ａ ｄＡ ｐ ａ ｉ ｎ
２ １ 年第 １ ０２ ７期
电压，如 图 ５所示。当整流桥 中某两桥臂突然阻断时，因
（ ）压敏 电阻 ２
电过 电压 。
（ ）三相 Ｄ Ｃ 连接 （ ）三 相整 流式 ｄ 图 １ 交流 侧 阻容吸 收 电路 的接 法 ２ ． 交 流侧 浪涌过 电压 及其 保护 ．２ １
当发生雷击或从电网侵入更高的浪涌过 电压时，虽有 按过 电压保护的部位 ，可分为：交流侧保护、器件侧 阻 容吸 收 电路保 护 ，过 电压仍 会突 破允 许值 ， 因此 ，在采 保护和直流侧保护。 用阻容吸收 电路保护的同时，可以用类似稳压管稳压原理 ２１ 交流侧过电压保护 ． 的硒堆或压敏电阻来保护 ，它们 能把浪涌电压抑制在晶闸 ２１ 交流侧操作过 电压及其保护 ．１ ． 管 装置 允许 的范 围 内。 由于操作交流侧 电源 时，使 电感元件聚集的能量骤然 （ ）硒堆 １ 释放所引起的瞬时过 电压 ，一般有以下几种情况： （ ）由于变压器一次、二次绕组之间存在分布电容， １ 若在一次电压峰值时合 闸，一次高电压将经分布 电容耦合 到二次绕组上而出现 瞬间过电压 。通常可以在变压器二次 绕组或在三相变压器二次绕组的星形中点与地之间，并联 接入适当的电容（ 一般为 Ｏ Ｆ， ． ） ５ 或在一次绕组与二次绕组 之间加屏蔽层，就可 以显著减小这种过 电压 。 （ ）变压 器空 载 时 ， 次绕 组 内只有励 磁 电流 ，而励 ２ 一 磁 电流滞后电源 电压约 ９。 当电源 电压过零时 ， ０。 这时若突 然断闸，由于励磁 电流突变，所 以在二次绕组感应出很高 的瞬时过 电压，其峰值可达电源电压峰值的 ６ 以上 ，对 倍 晶闸 管非 常有 害 。 （ ）单相连接 ａ （ ）三相 Ｙ ｂ 连接 （ ）三相 Ｄ连接 ｃ 图 ２硒堆保护的接法
晶闸管的保护方法电子元器件
晶闸管的爱护方法 - 电子元器件晶闸管在工业中的应用越来越广泛，随着行业的应用范围增大。
晶闸管的功能也越来越全面。
但是有时候，晶闸管在使用过程中会造成一些损害。
为了保证晶闸管的寿命，我们该如何更好地区爱护晶闸管呢？在使用过程中，晶闸管对过电压是很敏感的。
过电流同样对晶闸管有极大的损坏作用。
下面电工学习网我给大家介绍晶闸管的爱护方法，具体如下：1、过电压爱护晶闸管对过电压很敏感，当正向电压超过其断态重复峰值电压UDRM肯定值时晶闸管就会误导通，引发电路故障；当外加反向电压超过其反向重复峰值电压URRM肯定值时，晶闸管就会马上损坏。
因此，必需争辩过电压的产生缘由及抑制过电压的方法。
过电压产生的缘由主要是供应的电功率或系统的储能发生了激烈的变化，使得系统来不及转换，或者系统中原来积聚的电磁能量来不及消散而造成的。
主要发觉为雷击等外来冲击引起的过电压和开关的开闭引起的冲击电压两种类型。
由雷击或高压断路器动作等产生的过电压是几微秒至几毫秒的电压尖峰，对晶闸管是很危急的。
由开关的开闭引起的冲击电压又分为如下几类：（1）沟通电源接通、断开产生的过电压例如，沟通开关的开闭、沟通侧熔断器的熔断等引起的过电压，这些过电压由于变压器绕组的分布电容、漏抗造成的谐振回路、电容分压等使过电压数值为正常值的 2至10多倍。
一般地，开闭速度越快过电压越高，在空载状况下断开回路将会有更高的过电压。
（2）直流侧产生的过电压如切断回路的电感较大或者切断时的电流值较大，都会产生比较大的过电压。
这种状况常消灭于切除负载、正在导通的晶闸管开路或是快速熔断器熔体烧断等缘由引起电流突变等场合。
（3）换相冲击电压包括换相过电压和换相振荡过电压。
换相过电压是由于晶闸管的电流降为0时器件内部各结层残存载流子复合所产生的，所以又叫载流子积蓄效应引起的过电压。
换相过电压之后，消灭换相振荡过电压，它是由于电感、电容形成共振产生的振荡电压，其值与换相结束后的反向电压有关。
浅析晶闸管整流装置过电压分析及保护的配置
浅析晶闸管整流装置过电压分析及保护的配置发布时间：2021-08-06T15:28:00.257Z 来源：《中国电业》2021年第9期作者：武向东安清齐群[导读] 随着可控硅技术的不断进步，晶闸管整流装置容量也在大幅提升。
武向东安清齐群内蒙古华云新材料有限公司 014040摘要: 随着可控硅技术的不断进步，晶闸管整流装置容量也在大幅提升。
由于晶闸管对施加在两侧的过电压有着很高的敏感性，需要采用有效的过电压保护措施来保证整流装置的正常运行。
本文先对过电压形成原因与危害进行分析，最后对如何进行过电压保护的配置进行深入探讨。
关键词：晶闸管整流；过电压保护；配置1引言晶闸管整流是实现交-直变换的关键技术，可以为同步电机正常运行提供可靠的励磁电流，大多采用三相晶闸管全控整流和相应的配套装置来实现。
交流整流装置的交流电源由励磁变压器或中频机来提供，整流的直流侧与励磁绕组进行电气连接，不同输入、输出电气连接方式需要配套不同的励磁绕组，可以构建立起不同功能励磁系统，例如，静止或旋转励励磁系统。
但是，不管建立起何种励磁系统，晶闸管整流会在电感回路中运行，可存在电流突变，在回路中就会形成感应电动势和过电压，这就要求整流装置需要具备过电压保护功能，进一步提高晶闸管励磁装置可靠性与安全性，保证整流装置的正常工作。
2过电压形成原因与危害2.1?晶闸管换相过电压通过三相全控整流桥建立起的晶闸管整流电路，励磁变压器二次侧相电压为Ua、Ub、UC，在正常运行情况下1#-6#晶闸管会依次导通。
如果在t1时间时前，1#-2#晶闸管为导通状态，t1时，3#晶闸管接收到触发脉冲信号，励磁变压器输出侧相电压Ub>Ua，该晶闸管受到正向压降影响而导通，1#晶闸管由于反向压降而关断。
在1#晶闸管导通时内部存有载流子，会导致无法及时恢复截止状态，1#与3#晶闸管会同时通道，短路时整流电路电压值为两相线电压均值，输出电压波形存在缺口。
在整流周期中会存在6次换相，这样就会产生6个电压缺口和过电压峰值，在输入和输出电压波中产生叠加。
BOD保护设计
BOD 保护设计一．原理BOD 保护是一种晶闸管紧急过电压触发回路，当晶闸管两断电压超过预设值时，BOD 保护电路就很快触发导通晶闸管，把过电压施加在其它电气元件上，从而保护晶闸管。
其电路原理如图1所示。
图1 BOD 保护原理图1中R1、R2为分压电阻，其作用是把晶闸管两端电压分成两个部分。
其中R2分的是参考电压2R U ，设BOD 保护动作电压为BOD U ，当参考电压2R U 的瞬时值2()R u t 满足2()R BOD u t U >时BOD 开始动作，并触发晶闸管。
其中，BOD 保护动作电压由下式计算：11BOD DZ D U U U =+ （1-1）式中，1DZ U ——齐纳二极管DZ1的稳压电压值；1D U ——二极管D1的通态压降。
DZ1为齐纳二极管（稳压二极管），它的工作原理是，当2()R BOD u t U ≤时，处于截止状态，晶闸管不能导通；当2()R BOD u t U >时就处于导通状态，而且如果其电流1DZ I 满足1DZ G I I ≥（晶闸管门极触发电流）时晶闸管G1就导通，分压R1起到限流作用。
其中流经齐纳二极管DZ1的电流1DZ I 由下式计算：21111210()()()()R BOD DZ G DZ D GK R BOD u t U I u t U U U u t U R ≤⎧⎪=-++⎨>⎪⎩ （1-2） 式中，1()G u t ——晶闸管G1两端电压瞬时值；GK U ——晶闸管G1门极与阴极之间的压降。
图1中由R3、DZ2和D2构成的电路是防止晶闸管承受过高的门极触发电压所用。
其中R3是用来限流的当增加该电路之后，门极电压可表示为：2()GTR BOD G GMAX G GMAX U u t U U U U U ≤⎧=⎨≥⎩ （1-3）22GMAX DZ D U U U =+ （1-4）式中，GT U ——晶闸管功率触发电路输出的门极触发电压；GMAX U ——预设的门极最大触发电压；2DZ U ——齐纳二极管DZ2的稳压电压值；1D U ——二极管D2的通态压降。
BOD在晶闸管过电压保护中的应用研究
收稿日期:1999209224作者简介:蓝元良(19702),男,湖南籍,工程师,主要从事FA CT S 及有源滤波方面的研究工作。
B OD 在晶闸管过电压保护中的应用研究蓝元良,汤广福,张 皎,金 钊(中国电力科学研究院,北京100085)摘要:本文描述了BOD 器件的物理结构及特性,论述了BOD 在晶闸管过电压保护应用中的典型电路设计及参数选择原则,最后通过TCR 工程具体实例,给出实验结果。
关键词:BOD ;晶闸管;过电压保护;TCR中图分类号:TN 355;TM 864 文献标识码:A 文章编号:100323076(2000)03200512041 前言随着电力电子技术的发展,特别是电力电子器件的发展,在工业和商业应用中,半控型器件如晶闸管逐渐被全控型器件如GTO 、IGB T 、M O SFET 等器件所取代,并朝着大功率与智能化方向发展。
但现阶段,在高电压、大电流应用领域中,如HVDC 、高压SV C 等,晶闸管仍然占有一席之地。
尤其是采用晶闸管技术的电力电子设备还没有真正退出历史舞台之前,如何使这些设备继续稳定可靠运行,仍具有很大的经济效益。
在应用中,由于电力电子器件其固有的脆弱性,单靠增加器件的设计裕度来增加整个设备的可靠性是一种不经济亦无必要的措施。
一般做法是采用各种保护措施来充分利用器件的容量。
BOD (B reak O ver D i ode )作为晶闸管的过电压保护器件,由于其快速性,只要保护电路设计参数选择合理,就能对晶闸管进行元件级可靠保护,特别是在晶闸管的串联应用中。
2 B OD 的物理结构及特性211 物理结构BOD 的英文名称为击穿二极管,其实它是一种具有四层结构的晶闸管,其剖面结构示意图见图1。
BOD 被击穿而完全导通,整个过程大约3～5Λs [1]。
由于在阴极采用了p +扩散的短路发射极结构,因而获得很高的d v d t 。
但由于其非对称结构,反向耐压低,一般低于10V 。
浅析晶闸管的过电压保护
浅析晶闸管的过电压保护摘要：本文对造成变流装置中的晶闸管因承受过电压而损坏进行了分析，针对损害原因，浅析了晶闸管产生过电压的原因，并为生产实践提供了过电压保护的方法。
关键词：晶闸管；过电压；保护方法中图分类号：tm862 文献标识码：a 文章编号：1007-9599 （2012） 17-0000-02晶闸管原称可控硅，是硅晶体闸流管的简称。
它在变流装置中作为一种大功率半导体器件。
由于它具有体积小、重量轻、效率高、反应快、可靠性好等优点，因而在电力电子领域获得广泛应用。
但是在应用中，变流装置中的晶闸管对过电压很敏感，由于缺乏保护措施或使用不当，经常易于损坏。
因此如何对晶闸管进行过电压保护，以保证晶闸管器件正常可靠运行，是不能忽视的一个问题。
1 产生过电压的原因在变流装置中，当晶闸管承受的反向电压超过其反向击穿电压时，将会造成晶闸管反向击穿而损坏。
当晶闸管承受的正向电压超过其正向转折电压时，就会造成晶闸管误导通，使电路工作不正常，引发电路故障，甚至也会损坏晶闸管。
过电压是造成晶闸管电路故障的重要原因之一，产生过电压的原因有如下几种：（1）由于晶闸管装置的拉闸、合闸和晶闸管关断等电磁过程引起的，称为操作过电压。
（2）由于雷击等原因从电网侵入的浪涌电压，称为雷电过电压。
2 晶闸管过电压保护按过电压保护的部位，可分为：交流侧保护、器件侧保护和直流侧保护。
2.1 交流侧过电压保护2.1.1 交流侧操作过电压及其保护由于操作交流侧电源时，使电感元件聚集的能量骤然释放所引起的瞬时过电压，一般有以下几种情况：（1）由于变压器一次、二次绕组之间存在分布电容，若在一次电压峰值时合闸，一次高电压将经分布电容耦合到二次绕组上而出现瞬间过电压。
通常可以在变压器二次绕组或在三相变压器二次绕组的星形中点与地之间，并联接入适当的电容（一般为0.5 f），或在一次绕组与二次绕组之间加屏蔽层，就可以显著减小这种过电压。
（2）变压器空载时，一次绕组内只有励磁电流，而励磁电流滞后电源电压约900。
晶闸管研究报告
晶闸管研究报告晶闸管是一种主要用于电力控制和调节的半导体器件。
本研究报告旨在探讨晶闸管的工作原理、性能特点、应用领域以及未来的发展趋势。
研究报告的第一部分将介绍晶闸管的工作原理。
晶闸管是一种双极性器件，可以通过控制信号来控制电流的流动。
它由四个层次的P-N掺杂材料组成，形成四个电极。
当控制端施加正向电压时，晶闸管闭合，电流可以流过。
当施加负向电压时，晶闸管断开，阻断电流的流动。
第二部分将介绍晶闸管的性能特点。
晶闸管具有很高的电压和电流承载能力，能够在高电压、高电流的条件下进行控制。
同时，晶闸管具有良好的可逆性，能够在不同的工作条件下反复开关。
此外，晶闸管还具有快速开关速度和低功率损耗的优点。
第三部分将讨论晶闸管的应用领域。
晶闸管广泛应用于电力控制、电机驱动、电压调节和变频器等领域。
在电力系统中，晶闸管可以用于电压调节和频率调节，实现对电网的稳定性控制。
在电机驱动领域，晶闸管可以用于启动和停止电机，实现对电机转速的控制。
在变频器领域，晶闸管可以用于改变交流电的频率和电压，实现对电力输出的精确控制。
最后一部分将探讨晶闸管的未来发展趋势。
随着科技的不断发展，晶闸管的性能将继续提升。
未来的晶闸管可能会具有更高的电压和电流承载能力，以应对更复杂的电力控制需求。
同时，晶闸管的开关速度和功率损耗也将进一步改善，使其更适合高速和高效的应用场景。
综上所述，晶闸管是一种重要的电力控制器件，具有广泛的应用前景。
通过对晶闸管的研究，可以更好地理解其工作原理和性能特点，并且为其在不同的应用领域中发挥作用提供指导和支持。
SHK-BOD自脱离过电压保护器
BOD(保的）R自脱离过电压保护装置产品型号：SHK-BOD由于过电压能量过大、超期服役、产品质量等原因造成过电压保护器和避雷器的氧化锌阀片烧毁，并导致相间短路的事故时有发生。
由于对截面选择、电缆长度、线间距离处理不当，全密封结构过电压保护器的引线电缆没能有效发挥安全脱离的作用。
大量的事故致使对过电压保护器和氧化锌避雷器失去信息，一些用户拆除现有安装使用的过电压保护器，少数用户拒绝在中压配网装设过电压保护器和氧化锌避雷器。
为解决三相组合式过电压保护器的安全自脱离问题，我公司利用自主知识产权的过电压保护器脱离技术，专门开发出BOD型自脱离过电压保护器，于2009年获得了国家发明专利（ZL 2009 1 0116080.6）和实用新型专利（ZL 2009 2 0142756.4）。
产品用途：●装设在进出线开关柜的线路侧，可有效限制电网的内部过电压和真空开关开断过程中发生在线路侧的操作过电压；●装设在电压互感器柜，可有效限制电网的内部过电压和真空开关开断过程中发生在电源侧的操作过电压。
产品功能：●能有效限制发生在相与地之间和相与相的大气过电压和电网的各类内部过电压。
●具有动作计数和脱离器状态监测功能。
●配置RS—485通讯接口，可通过网线与监控系统实现数据远传。
装置特点：●采用放电间隙与氧化锌阀片串联作为基本保护单元，巧妙地解决了用于中性点非有效接地系统的避雷器和过电压保护器普遍存在的限制过电压与自身安全的矛盾。
●串联间隙与氧化锌阀片在参数方面的巧妙配合，两者互为保护，无间隙、无续流，动作寿命至少可达10000次。
●采用四星型对称结构，相间保护特性与相对低保护特性相同，更有利于保护相间绝缘。
●采用阻性放电间隙，大大降低了冲击系数。
●当氧化锌氧化锌阀片崩溃后脱离器可在1～2ms之内可靠动作，可有效避免氧化锌阀片烧毁导致的相间短路事故。
晶闸管整流装置的保护应用
摘要随着晶闸管在各种控制系统中应用的日益广泛, 晶闸管装置的安全运行与保护日益得到重视。
本文主要介绍了晶闸管的作用及整流装置的控制原理及过电流、过电压在该装置中的应用并举例。
根据过电流、过电压产生的原因，提出了具体的解决办法，即采用过电流保护、过电压保护以及限流保护的措施。
并通过实践被证明是安全可靠的在此介绍的内容主要有晶闸管工作原理及稳流供电回路的问题。
分析了整流装置的控制原理及过电压、过电流产生的原因。
其中重点介绍了压敏电阻、RC吸收回路过压保护设计及电子电路过流保护。
该设计能很好地满足供电系统的安全运行需求。
扼要叙述了整流装置稳流的重要性及自动稳流装置在稳流系统中的应用。
自动稳流装置的结构、性能、计算机控制技术和负反馈闭环控制系统。
论文还举例讨论了晶闸管过压、过流保护装置在电网中的应用，并提出了该保护装置在运行中的保护措施。
【关键词】晶闸管稳流过压保护过流保护晶闸管应用目录引言 (1)第一章晶闸管简介 (2)第一节晶闸管的定义 (2)第二节晶闸管的导通条件 (3)第三节晶闸管在电路中的主要作用 (3)第二章晶闸管稳流回路 (4)第一节自动稳流系统简介 (4)第二节晶闸管稳流装置的结构 (4)第三节稳流工作原理及应用 (5)第三章晶闸管整流装置的控制原理 (6)第一节晶闸管整流装置的开环控制 (7)第二节晶闸管整流装置的闭环控制 (7)第三节调节单元 (8)第四章过电压保护 (8)第一节晶闸管整流装置产生过压的原因 (9)第二节开、关引起的过电压及其保护 (9)第三节浪涌过电压的保护 (10)第五章过电流保护 (13)第一节晶闸管整流装置产生过流的原因 (13)第二节快速熔断器保护 (14)第三节电子回路作整流装置的过流保护 (14)第六章限流保护 (16)第七章过电压保护与过电流保护的区别 (17)第八章过压、过流保护在电网中的应用 (19)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)引言晶闸管整流装置不论在电力系统中还是在现代工业的各行各业中已得到广泛应用。
高频晶闸管在电力保护装置中的应用研究
高频晶闸管在电力保护装置中的应用研究摘要：高频晶闸管是一种功率电子器件，其特点是具有高频开关能力和快速响应的能力。
在电力保护装置中，高频晶闸管广泛应用于电力系统的故障保护和控制。
本文主要对高频晶闸管在电力保护装置中的应用进行研究，并介绍了其在电力系统保护方面的优势，包括故障检测、电流限制和快速开关等方面。
同时，对高频晶闸管的发展前景进行了展望。
引言：电力保护装置在电力系统中起到了非常重要的作用，其主要功能是检测电力系统中的故障，并采取相应的措施进行保护。
高频晶闸管作为一种功率电子器件，具有快速开关能力和高频响应能力，因此在电力保护装置中得到了广泛应用。
本文将重点介绍高频晶闸管在电力保护装置中的应用，包括故障检测、电流限制和快速开关等方面。
一、高频晶闸管在电力系统保护中的优势1. 故障检测：高频晶闸管可以对电力系统中的故障进行快速检测，并及时采取措施进行保护。
通过快速响应和故障检测算法的应用，高频晶闸管可以实现对电力系统故障的准确检测，有效避免故障扩大导致的电力系统崩溃。
2. 电流限制：高频晶闸管具有较强的电流限制能力，可以在电力系统发生异常电流波动时，迅速切断电流，保护电力设备的安全运行。
通过晶闸管开关的控制，可以快速将异常电流限制在安全范围内，确保电力设备不受损坏。
3. 快速开关：高频晶闸管具有快速开关能力，可以在电力系统需要断开电流时迅速切断电源。
其快速开关的特性使得高频晶闸管在电力保护装置中可以做到快速响应，有效保护电力设备的安全运行。
二、高频晶闸管在电力保护装置中的具体应用1. 故障检测和保护：高频晶闸管可以应用于电力保护装置中的故障检测和保护功能。
通过对电力系统中的电流和电压进行实时检测，并采用高频晶闸管的开关控制，可以对电力系统中的故障进行准确检测和快速保护。
2. 电流限制和调整：高频晶闸管可以通过控制电流的通断来实现对电力系统中的电流限制和调整。
在电力系统中，电流波动可能会导致设备损坏或过载，而高频晶闸管通过快速开关和电流控制功能，可以及时限制电流的异常波动，保护电力设备安全运行。
过电压保护器TBP改造成BOD建议函
关于将第一代过电压保护器TBP改造成新一代BOD的建议1.1 系统过电压及其危害分析过电压是指电气设备上或线路上出现超过正常工作要求的电压。
在电力系统中，按照产生的原因不同，分为内部过电压和雷电过电压两大类。
内部过电压是由于电力系统的开关操作、出现故障或其他原因，使电力系统的工作状态突然改变，从而在其过渡过程中出现因电磁能在系统内部发生震荡而引起的过电压。
1.1.1操作过电压随着我国供电电网中开关真空化的普及，操作过电压产生的危害也越来越大。
真空断路器在开断变压器、高压电动机等感性负荷时，产生的操作过电压又可分为截流过电压、三相同时开断过电压和多次重燃过电压。
1.1.2弧光接地过电压随着中压电网的扩大，出线回路数增多、线路增长，中压电网对地电容电流亦大幅度增加（试验验证在系统对地电容电流1.1A~4.5A的情况下，即会有弧光接地过电压产生），在发生单相接地故障时，接地电弧不能自动熄灭，使得相间绝缘在接地电弧的破坏下很快击穿，同时产生3～5倍相电压甚至更高的过电压，致使电网中绝缘薄弱的地方绝缘损坏，在弧光过电压作用下可能导致健全相对地绝缘击穿，从而引发电缆”放炮”事故。
1.1.3 铁磁谐振过电压及烧PT爆保险事故当系统发生电压波动供电电压偏高，或由于弧光接地造成电压互感器严重过载。
电压互感器铁芯饱和，当电感下降某种频率下满足ωL=1/ωC而激发铁磁谐振，最终结果是造成电压互感器烧毁或高压侧熔断器熔断。
1.1.4 雷电过电压引起系统过电压雷电过电压能量巨大，它除了对用电设备绝缘直接破坏以外，它的泄放过程中还会在输电线路、建筑物、电子设备等地方诱导出破坏性巨大的浪涌电压。
尤其是雷击击中靠近用户进线口架空输电线。
以往采用第一代产品三相组合式过电压保护器TBP类，但存在以下问题1）过电压保护器在挂网运行后，是否损坏，不能判定，只能通过每年检修试验时才能检测。
2）在系统大能量过电压冲击下，保护器自身会发生损坏，因保护器无自我保护功能，导致在极端情况下可能会发生爆炸事故。
晶闸管的过电压保护
晶闸管的过电压保护
引起过电压的主要缘由是电路中含有电感元件（如变压器、电抗器线圈等）。
例如，当变压器原边电路的拉闸、整流装置直流侧的开关切断，快速熔断器熔丝的熔断、晶闸管由正向导通转变为反向阻断时消失的自感电动势以及雷电等都可能引起过电压。
晶闸管承受过电压的力量极差，当电路中电压超过其反向击穿电压时，即使时间极短，也简单反向击穿而损坏。
假如正向电压超过其额定电压，还可能引起晶闸管误导通。
这种误导通次数频繁时，如导通电流较大，也可能使器件特性变坏，甚至损坏。
因此，除选用管子时，必需考虑肯定的电压平安系数外，还必需实行措施消退晶闸管上可能消失的过电压。
消退过电压现象通常可以采纳阻容汲取电路。
晶闸管过电压阻容爱护电路是利用电容来汲取过电压，其实质是将引起过电压的磁场能量变成电场能量储存在电容器之中，然后电容器通过电阻放电，把能量渐渐消耗在电阻中，这就是过电压爱护的基本方法。
阻容汲取装置的接入方式有三种，阻容汲取电路可以并联在晶闸管电路的沟通侧、直流侧或器件侧，如图1所示。
图1 阻容汲取电路在可控整流电路中的安装位置
阻容汲取爱护应用广泛，性能牢靠，但是对于能量较大、持续时间较长的过电压则不能完全抑制。
在这种状况下，可采纳硒堆爱护，或同时使用阻容元件和硒。
29kV高压晶闸管阀触发系统隔离技术和晶闸管过电压保护方法
作者简介:杨 杰(1968—),男,1989年毕业于西南交通大学电力牵引与传动控制专业,高级工程师,从事高压晶闸管阀的研制工作。
研究开发 29kV 高压晶闸管阀触发系统隔离技术和晶闸管过电压保护方法杨 杰(株洲电力机车研究所,湖南株洲 412001)摘 要:着重介绍29kV 高压晶闸管阀触发系统隔离技术和晶闸管过电压保护方法。
重点阐述利用光纤通信的技术将低电位的触发信号传送到高电位的晶闸管门极来实现隔离的阀触发系统。
另外,介绍了一种利用BOD (转折二极管)器件实现晶闸管过电压保护的方法。
关键词:高压晶闸管阀;光纤通信;高位电子单元;过电压保护中图分类号:U 223;TN 34 文献标识码:A 文章编号:10002128X (2000)022*******I n sula tion technology of tr igger system of 29kV h igh voltage thyr istor va lve and over -voltage protection m ethod of thyr istorYANG J ie(Zhuzhou E lectric L ocomo tive R esearch Institute ,Zhuzhou ,H unan 412001,Ch ina )Abstract :E labo rati on focuses on the valve trigger system ,w ho se insulati on is realised th rough the trans m issi on of trigger sig 2nals from low po tential to the thyristo r gate in h igh po tential by fiber 2op tic comm unicati on techno logy .Besides ,an over 2vo ltage p ro tecti on m ethod fo r thyristo r by BOD is introduced .Key words :h igh vo ltage thyristo r valve ;op tic fiber comm unicati on ;h igh po tential electronic unit ;over 2vo ltage p ro tecti on收稿日期:19992102160 引言铁路电气化牵引供电系统的接触网采用分段换相供电,各相间用空气或绝缘物分割,防止相间短路。
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收稿日期:1999209224作者简介:蓝元良(19702),男,湖南籍,工程师,主要从事FA CT S 及有源滤波方面的研究工作。
B OD 在晶闸管过电压保护中的应用研究蓝元良,汤广福,张 皎,金 钊(中国电力科学研究院,北京100085)摘要:本文描述了BOD 器件的物理结构及特性,论述了BOD 在晶闸管过电压保护应用中的典型电路设计及参数选择原则,最后通过TCR 工程具体实例,给出实验结果。
关键词:BOD ;晶闸管;过电压保护;TCR中图分类号:TN 355;TM 864 文献标识码:A 文章编号:100323076(2000)03200512041 前言随着电力电子技术的发展,特别是电力电子器件的发展,在工业和商业应用中,半控型器件如晶闸管逐渐被全控型器件如GTO 、IGB T 、M O SFET 等器件所取代,并朝着大功率与智能化方向发展。
但现阶段,在高电压、大电流应用领域中,如HVDC 、高压SV C 等,晶闸管仍然占有一席之地。
尤其是采用晶闸管技术的电力电子设备还没有真正退出历史舞台之前,如何使这些设备继续稳定可靠运行,仍具有很大的经济效益。
在应用中,由于电力电子器件其固有的脆弱性,单靠增加器件的设计裕度来增加整个设备的可靠性是一种不经济亦无必要的措施。
一般做法是采用各种保护措施来充分利用器件的容量。
BOD (B reak O ver D i ode )作为晶闸管的过电压保护器件,由于其快速性,只要保护电路设计参数选择合理,就能对晶闸管进行元件级可靠保护,特别是在晶闸管的串联应用中。
2 B OD 的物理结构及特性211 物理结构BOD 的英文名称为击穿二极管,其实它是一种具有四层结构的晶闸管,其剖面结构示意图见图1。
BOD 被击穿而完全导通,整个过程大约3～5Λs [1]。
由于在阴极采用了p +扩散的短路发射极结构,因而获得很高的d v d t 。
但由于其非对称结构,反向耐压低,一般低于10V 。
212 B OD 特性[2](1)伏安特性BOD 的伏安特性如图2所示,阳极和阴极所加电压达到U B O 时,BOD 被击穿而导通,典型转折电流I BO 为1～5mA ,当流过BOD 的电流低于维持电流I H (典型50mA )时,BOD 恢复关断。
(2)阻断特性由于BOD 与被保护的晶闸管同属于硅12金属化层,22p +,32n 区,42n +发射极,52p 区,62玻璃钝化层图1 BOD物理结构及表示符号图图2 BOD 的伏安特性材料半导体器件,它们的最大的雪崩击穿电场强度E m ax ～2×105v c m ,转折电压有相同的温度特性:U BO (T J )=U B O (T O)1+K T (T J -T O)(1)式中,T O ——参考温度(如T O =25℃〕;T J ——运行结温;K T ——温度系数(K T =10-3K -1〕;因此,BOD 能在很大的温度范围内对晶闸管进行保护。
一般而言,BOD 在最大环境温度T A 下的转折电压等于或低于晶闸管的额定电压,即:U B O (T A )≤U D RM (2)此时的转折电流I B O 也应与晶闸管的门极门槛电流相对应,转折电流的温度特性:I B O (T J )=I B O (T O )3exp -Α(T J -T O)(3)式中,Α为温度系数,Α=0.01K -1。
(3)开通特性在大多数应用情况下,BOD 提供十分短暂的脉冲电流,脉宽大约1～5Λs ,最终结温T J 可以通过功率损耗、热阻和绝热计算得到,后者在窄脉冲及高频开关情况下非常重要。
由绝热引起的温升近似为:∃T J =E PV s C s Θs=727 E p(4)式中,V s ——硅片有效体积;C s ——硅片比热;Θs ——硅片比重;E p ——脉冲能量;(4)关断时间由于BOD 属于晶闸管,它也存在关断时间,为了适应频率高达25KH Z 的应用,它已被设计成为一种快速关断装置,典型的关断时间t q =20Λs (I TM =100A ,t p =20Λs,d v d t =1500v Λs,T J =125℃)。
(5)d v d t 能力BOD 的耐d v d t 的能力在多数情况下必须超过其保护晶闸管的d v d t ,这样可以通过短路发射极结构实现,而且它是晶闸管的外部保护元件,它运行在更低的环境温度,典型T A =40～70℃,有利于系统的d v d t 能力的提高。
目前达到以6000v Λs 上升到0167U B O 的水平。
3 典型应用电路及参数选择311 典型应用电路图3为采用BOD 的晶闸管过电压保护典型应用电路。
BOD 通过串联一个限流电阻R 2及防止BOD 承受反向过电压的二极管D 2连接于被保护晶闸管的阳极和阴极之间。
低通滤波支路R 1,C 1阻止由于正向d v d t BOD产生的偏移电流,防止寄生触发,在BOD 击穿时,它还起到延缓晶闸管门极电流作用时间,减少晶闸管的开通损耗。
R 1与C 1的推荐值分别为100～10008,22～100nF 。
稳压管D 4(可选)防止低电压干扰信号使晶闸管误触发。
D 3所在支路为晶闸管正常工作时的触发电路。
与缓冲电路的时间常数R S C S 相比,如果电压上升速率d v d t 低,电容C S 上已充电至击穿电压U B O ,这时击穿导通电流峰值:I TM =U B O (R S +R 2)(5)如果d v d t 高,则晶闸管的结电容充电至U BO ,此时,I TM =U B O R 2(6)图3 采用BOD 晶闸管过电压保护典型应用电路312 参数选择由以上BOD 的特性及应用电路分析,可总结参数选择的一般步骤如下:①由(2)式初步确定UBO 的大小;②根据晶闸管的门极触发特性确定BOD 的击穿导通电流峰值I TM 大小及脉宽t p ,BOD 导通电流必须能使晶闸管可靠触发导通,但电流峰值不能超过晶闸管门极最大电流值I GTM ;③根据功率损耗曲线,由(4)式或厂家提供的BOD 热阻曲线,计算结温;④将计算所得的结温代入(1)和(3)式计算实际运行时的U B O 及I B O ,若符合要求,则进行步骤⑤,不符合要求,则重复进行步骤①～④;⑤由U B O 及I TM 大小选择限流电阻R 2及保护二极管D 2;⑥根据被保护晶闸管的结电容和BOD 器件的d i d t 能力确定R 1、C 1;⑦进行试验验证。
4 试验及结果分析[3]在TCR 静补工程中,我们采用BOD 对晶闸管进行过电压保护,按上述步骤确定保护电路各参数,试验参数与实际运行参数一致。
为了充分利用BOD ,用一个BOD 对反并联晶闸管同时进行保护,所以增加了一个快恢复整流桥。
为了验证BOD 的保护特性,我们进行了如下试验,试验接线如图4。
图4 BOD 试验线路图试验线路参数如下:调压器(单相):S N =20kVA ,U 1N =220V ,U 2N =0-420V ,u k =10◊,升压变压器(单相):S N =20kVA ,U 1N U 2N =220V 10000V ,u k =5◊,C 0=0.5ΛF 8kV ,R s =548,C s =0.44ΛF 4kV ,R 5=R 6=1208,C 1=C 2=0.068ΛF,R 3=R 4=1208,T 1,T 2:1700A 3800V ,BOD:V B O =3400V 。
由调压器逐渐升压,直至BOD 动作,所得晶闸管两端电压波形如图5所示。
可见晶闸图5 BOD动作时晶闸管两端电压波形管两端电压升至3400V时BOD动作,同时晶闸管导通;波形中含有高次谐波成分,这是升压变压器和调压器的漏抗与电容C0在晶闸管导通后构成约250H z的谐振,使得晶闸管出现电流为正、电压为负的情况。
晶闸管门极触发电流波形如图6所示,电流峰值约14A,脉宽约1Λs,表明晶闸管触发后,BOD 电流在约1Λs内很快小于其维持电流而关断,晶闸管在1Λs左右开通而获得保护。
5 结论BOD作为晶闸管元件级保护器件,由于其快速开通和快速恢复关断的特性,在过电压保护电路设计及参数选择合理的前提下,能对晶闸管进行可靠保护,特别是在晶闸管图6 BOD动作时晶闸管门极触发电流波形的串联应用中。
本文通过TCR工程实践,来论述BOD在晶闸管过电压保护电路设计中的一般步骤,并通过具体电路及试验,验证其正确性,为BOD的应用提供参考经验。
参考文献:[1] A A Jaeck lin,H L aw atsch.A h igh2speed thy2risto r w ith op ti m um turn2on behavi o r[J].B row n Boveri R ev.,1979,66:11-16.[2] H erbert M L aw atsch,Janis V itins.P ro tectinof thyristo r against overvo ltage w ithbreakover di ode[J].IEEE T rans.on Indus2try A pp licati ons,1988,24:444-448.[3] 汤广福.大功率晶闸管串联技术及其在静补工程中的应用研究[D].北京:国家电力公司电力科学研究院,1998.Study of B OD’s appl ica tion i n thyr istorprotection aga i n st overvoltageLAN Yuan2liang,TAN G Guang2fu,ZHAN G J iao,J I N Zhao(T he E lectric Pow er R esearch In st.of Ch ina,B eijing100085,Ch ina)Abstract:T h is p ap er describes the physical structu re and the perfo r m ance of the BOD.T he design ing m ethod and its param eters are discu ssed th rough the BOD’s typ ical app licati on of the thyristo r p ro tecti on again st overvo ltage.F inally the experi m en tal resu lts are given th rough the sp ecial TCR engineering.Key words:b reakover di ode;thyristo r;overvo ltage p ro tecti on;thyristo r con tro lled reacto r。