[发明专利]双向变流器短路电流整流器件保护装置

说明书

本发明涉及一种双向变流器短路电流整流器件保护装置，其特征在于，所述保护装置包括一套整流器件，功率器件IGBT、钳位二极管以及支撑电容，所述整流器件与功率器件IGBT并联，组成两组不控整流桥臂，所述支撑电容与功率器件IGBT并联。该技术方案可以有效的保证短路电流由整流器件流过，使得流过IGBT续流二极管的电流降低在可承受的范围内，有效的保护IGBT不受损伤。

技术领域

本发明涉及一种保护装置，具体涉及一种双向变流器短路电流整流器件保护装置，属于轨道交通供电装置技术领域。

背景技术

在轨道交通系统中，牵引供电作为核心和动力源，在整体系统处于极其关键的地位。目前，城市轨道交通的牵引供电系统仍普遍采用二极管整流机组供电的方式，该供电方式存在着如下缺点：1、输出直流电压波动大；2、无法处理再生制动能量：3、系统功率因数不可控；由全控型电力电子器件IGBT构成的大功率牵引供电双向变流器可彻底解决上述二极管整流机组存在的缺点。

由于轨道牵引供电装置应用的特殊性，在使用过程中不可避免的将发生直流侧短路的故障。当直流侧短路发生时，IGBT由内部保护必然进入封锁状态，此时短路电流均从模块中的反并联续流二极管流过。在直流侧短路发生时为保证直流开关对直流故障点的检测功能，需要求双向变流器在封锁脉冲后不能为了保护自身的功率器件而立即发出输入输出侧的跳闸指令，即要求功率器件需满足短路电流的长时耐受要求。由于IGBT与整流器件的机构差异性，IGBT的续流二极管I²t参数将远远不能满足短路电流耐受的要求，若不采取措施功率器件IGBT将因为热效应而出现受损甚至损坏的现象。由于轨道牵引供电装置不可避免的发生短路故障，虽然双向变流器能解决二极管整流器存在的缺点，但若无法解决短路时功率器件的耐受问题，双向变流器将无法在工业应用中得到推广。针对该问题，本领域的技术人员一直尝试新的方案，但是该问题一直没有得到妥善解决。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种双向变流器短路电流整流器件保护装置，该技术方案提供一种双向变流器功率单元用于完成直流稳压输出、制动能量回馈、系统无功补偿的功能；该技术方案提供一种用于双向变流器功率单元直流短路时分流短路电流的耐受装置用以保护功率器件IGBT，其次是耐受装置可以承受短路电流不损坏，保证可靠的安装在功率单元内,不需增加功率单元的体积。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种双向变流器短路电流整流器件保护装置，其特征在于，所述保护装置包括一套整流器件，功率器件IGBT、箝位二极管以及支撑电容，所述整流器件与功率器件IGBT并联，组成两组短路保护桥臂，所述支撑电容与功率器件IGBT并联；所述整流器件为可控硅；所述整流器件包括可控硅整流器件D1、D2、D3、D4，整流器件D1与D2串联，D3与D4串联，两者分别与IGBT桥臂并联；所述支撑电容包括支撑电容C13和支撑电容C14，所述支撑电容C13和支撑电容C14与功率器件IGBT并联；所述箝位二极管包括D11、D12、D21、D22；所述功率器件IGBT包括1#IGBTA1、1#IGBTA2、1#IGBTA3、1#IGBTA4、2#IGBTA1、2#IGBTA2、2#IGBTA3、2#IGBTA4，其中1#IGBTA2、1#IGBTA3设置在1#IGBTA1和1#IGBTA4之间，2#IGBTA2、2#IGBTA3设置在2#IGBTA1和2#IGBTA4之间；并且箝位二极管D11与D12串联后并联在功率器件1#IGBTA2、1#IGBTA3两端，箝位二极管D21与D22串联后并联在功率器件2#IGBTA2、2#IGBTA3两端，所加装的整流器件仅在IGBT封锁触发脉冲后才有电流流过。

作为本实用新型的一种改进，所述整流器件D1、D2、D3、D4的连接直流母线的阻抗值小于0.1mΩ。

作为本实用新型的一种改进，整流器件内阻r_T＝0.253mΩ。

作为本实用新型的一种改进，整流器件的连接选用3mm铜排直接压接的方式，保证了压接的可靠性。