Защита перегрузок по току

Основными видами аварий­ных токовых перегрузок являются:

1. Короткие замыкания, возникающие по следующим при­чинам:

• в силовой схеме, обусловленные повреждением како­го-либо ключа или диода;

• из-за повреждения ключа, соеди­ненного параллельно с несколькими другими приборами;

• на выходных клеммах преобразователя (так называемое «глу­хое» внешнее короткое замыкание);

• в цепи нагрузки.

2. Токовая нагрузка, связанная со сбоями в работе систе­мы управления, неидеальностью характеристик ключей, характером нагрузки (пусковой режим, перегрузка двигателя) и др.

Токовая защита тиристоров осуществляется с помощью автоматических включателей и быстродействующих предо­хранителей, включаемых последовательно с тиристорами. Первые служат для защиты от длительных перегрузок, а вто­рые — от кратковременных. Время срабатывания защитной аппаратуры должно соответствовать характеристикам защи­щаемого полупроводникового прибора. Значение предо­хранителя должно быть не больше, чем соответствующее паспортное значение интеграла предельного тока ключа в режиме перегрузки.

Автоматические выключатели или предохранители должны обеспечивать разрыв цепи до выхода из строя тиристора, причем автоматический выключатель, как правило, отключает схему целиком, а предохранители могут быть установлены для каждого прибора индивидуально.

Следует отметить, что быстродействие данных устройств составляет единицы, а то и десятки миллисекунд, что для со­временных полностью управляемых ключей (например, IGBT) является недостаточным. Методы быстродействующей защи­ты микросекундного диапазона действия основываются на электронных схемах. Частично эти функции возлагают на драйверы современных силовых ключей.

Ограничение скорости нарастания анодного тока

В мо­мент подачи управляющего импульса при прямом напряже­нии на тиристоре анодный ток начинает протекать через пе­реход в непосредственной близости от вывода управляющего электрода и лишь затем распространяется по всей площади перехода. При большой скорости нарастания анодного тока и вследствие большой его плотности вблизи управляющего электрода возникают очаги перегрева, которые могут при­вести к выходу прибора из строя. Поэтому при включении тиристора производную анодного тока следует ограничивать некоторым предельным значением. Для этой цели могут быть использованы небольшие индуктивности в анодной цепи. Предельные значения производной тока для тиристоров лежат в пределах 20 — 500 А/мкс.

Ограничение скорости изменения анодного напряжения

Если скорость изменения напряжения на тиристоре высока, ток может достигнуть значения, достаточного для включения тиристора без управляющего импульса. Эффект включения тиристора под воздействием приводят к сбоям в рабо­те преобразователя. Для защиты тиристора от непреднаме­ренного включения при больших du/dt применяется цепочка RC, включаемая параллельно тиристору. Предельные значе­ния производной анодного напряжения для тиристоров со­ставляют 20 — 500 В/мкс.