过流保护在可控硅整流装置中的应用.docx

过流保护在可控硅整流装置中的应用前言可控硅整流装置不论在电力系统还是在现代工业的各行各业中已得到广泛应用。如冶金行业中应用于金属冶炼；化工行业中应用于电解、电镀；在电力系统中既可作为系统控制、保护的工作电源同是又可作为蓄电池的充电装置。可控硅整流装置要安全运行必须有可靠的保护措施。在整流装置过载或者输出短路时保护措施能起到安全保护作用使装置不受损坏。我们把这种保护功能归结为限流保护和过流保护。这两种保护是否可靠直接影响产品的质量代表着产品的水平。1可控硅整流装置的控制原理1.1可控硅整流装置的开环控制以三相全控桥为例可控硅整流装置的输出电压Ud与可控硅控制角α之间的关系如下：Ud=1.35Uzlcosα式中：Ud—可控硅整流装置输出电压；Uzl—整流变压器二次侧线电压；α—可控硅控制角。由上式可以看出可控硅整流装置的输出电压与可控硅控制角α有关系。在如图1中α实际上由控制电压Uy决定即当Uy增加时α增大则Ud减小；当Uy减小时α减小则Ud增大。所以调节Uy的大小可以控制整流装置的输出电压值。这便构成了整流装置的开环控制。1.2可控硅整流装置的闭环控制整流装置的输出通过调节单元来控制Ud这一过程便构成了可控硅整流装置的闭环控制。如图2所示。图中的调节单元为整个控制系统的核心这个调节单元设计的如何决定着整流装置能否正常工作。1.3调节单元调节单元的构成及原理如图3所示。图中Uvf为装置Uif为装置输出电压或电流反馈信号。当只有电压反馈Uvf时整流装置工作在恒压状态下；当只有电流反馈UIf时装置工作在恒流状态下。R1、R3、R5、C、N构成了PI调节器。PI调节器输出Uy与电压反馈Uvf之间的关系为：由式中可以看出Uvf决定Uy从而决定整流装置的输出电压Ud这样就构成了一个自动调节系统。这一调节单元的加入使整流装置自动工作在恒压或恒流状态。当电网波动或整流装置负载变化而引起整流装置输出电压高于输出整定值时电压反馈Uvf升高Uy也升高则控制角α增大。由整流装置输出电压公式可以看出Ud相应减小控制角α减小使Ud增大以达到整定值。通过这种自动调节使整流装置达到稳定电压的目的。整流装置处于恒流工作状态时其调节过程与恒压状态的调节过程原理相同这里不再赘述。RP1为整流装置输出电压或电流值的设置电位器通过RP1的调整使装置输出一定的电压或电流值。2限流保护限流保护是在整流装置工作在恒压状态下所加入的一种保护措施。当整流装置输出电流超过额定值时这种保护能使整流装置的输出电压降低并使装置继续运行如图4所示。电流反馈信号Uif经过运算放大器放大再经过反相器倒相后与电压反馈信号Uvf通过选通电路相迭加在一起做为PI调节器的输入。这里UIfˊ=R7/R5（R2/R1Uif+R2/R3URP1）运算放大器N1与反相器N2完成电流反馈信号的放大作用。电路应该这样设计和调整当整流装置输出电流超出输出电流额定值即|UIf|>|URP1|时保证UIFˊ>Uvf；当整流装置输出电流低于输出电流额定值即|UIf|当UIFˊ>时Uˊ=UIFˊ-Uv2当UIFˊUv1—二极管V1的管压降Uv2—二极管V2的管压降。综上所述电流反馈与电压反馈经选通电路后保证只有一个信号作为PI调节器的输入。也就是说当整流装置输出电流超出电流额定值时则只有电流反馈作为PI调节器的输入那么整流装置处于恒流工作状态。当整流装置输出电流低于电流额定值时只有电压反馈作为PI调节器的输入则整流装置工作在恒压状态下。由此可见整流装置只有加入限流保护后在超负荷运行时电流能受到有效的抑制元件不会被损坏装置能得到可靠的保护。在实际工作中用于给蓄电池充电的整流装置就经常工作在限流状态下。比如在为蓄电池恒压充电时由于电池初始电压很低整流装置的输出电压与电池端电压之间的压差较大则充电电流很大超出整流装置输出的额定电流但由于整流装置中设有限流作用装置便可在额定输出状态下恒流运行随着电池电压的上升使整流装置逐步脱离限流环节自动转为恒压工作状态。图5给出了整流装置在为蓄电池充电时的电压、电流与时间的关系曲线。3过流保护用在可控硅整流装置中的过流保护方式很多如快速熔断器保护、快速电流继电器保护、自动空气断路器保护和电子回路保护等。根据多年的实际经验我们采用电子回路作整流装置的过流保护措施其原理见图6所示。可控硅触发脉冲是由一个电平信号Uk来控制当Uk为“1”电平时可控硅触发脉冲关断则整流装置输出为0。当Uk为“0”电平时可控硅触发