[其他]具有过电压保护的电流源功率转换装置

说明书

本发明涉及一种具有改进的过电压保护的电流源功率转换装置，特别是涉及这样一种电流源功率转换装置过电压保护的改进，这种电流源功率转换装置具有交流-直流转换器和通过一个直流电抗器与该转换器耦合的直流-交流逆变器。

近年来，电流源功率转换装置已被广泛地用来控制交流负载，例如，控制感应电动机。众所周知，电流源功率转换装置具有交流-直流转换器和直流-交流逆变器，其中，交流-直流转换器由许多半导体开关器件组成，这些器件反复地导通或关断，把交流电源提供的交流功率转换成直流功率，直流-交流转换器也由许多反复导通或关断的半导体开关器件组成，把直流功率转换成交流功率，提供给交流负载，例如供给感应电动机。而且，在上述转换器和逆变器之间具有一电抗器，为逆变器提供恒定的电流。

在这种电流源功率转换装置中，当转换器或逆变器的开关器件在开关操作的过程中关断时，或当其中任何一个有电流通过的开关器件，突然异常地断开时，通过这一功率转换装置电路中的电流突然中断，由于电路中存在电感，感应出很高的电压，这一电感包括存在于电路交流侧中的电感，即交流电源中的电感和交流负载以及直流电抗器中的电感。由此感应出的高电压加到各个电路元件上，特别是，当这一高电压成为开关器件的过电压时，会导致器件的击穿。

通常，对如上所述的这种电流源功率转换装置并未采取适当的保护以有效地防止半导体开关器件由于这种过电压而被破坏，例如，在由伊瀨敏史（Ise）等人题为“采用反馈电压限幅电路的GTO转换器的结构和性能”一文中（《日本电气工程师学会》杂志，106卷，1986年第9期，第25至32页），揭示了一种转换器的控制极关断可控硅（闸门电路断开晶闸管）的过电压保护，用以控制供给超导电磁线圈的电流，电流本身则是由交流功率转换成直流功率而得的。

在这一转换器中，由于交流侧或上述线圈的漏感，在GTO关断时感应出高电压。按照如前所述的已有技术，这一高电压的感应通过用连接至转换器直流侧的能量吸收电路吸收储存在这些电感内的能量而加以消除。当GTO关断时，存储在这些电感内的能量释放出来，形成在能量吸收电路、线圈（负载）、转换器和交流电源中环流的电流，结果是在电流的循环流动中，能量被这一能量吸收电路所吸收。

正如上面的已有技术所揭示的，在线圈等负载连接至转换器的情形下，当GTO被关断或异常地断开时，释放储存在电路电感中能量的电流总是能够自动地通过负载环流，但是，如果逆变器作为负载连接该转换器，这一电流仅能在逆变器正常工作时环流，假如转换器和逆变器的GTO同时异常地断开，则无法形成释放存储能量的循环电路，假如存储能量不能释放，会感应出高电压并加到GTO上，这样，GTO就会由于过电压而损坏，上述已有技术对此并未提供任何有效的防范措施。

本发明的目的是在电流源功率转换装置中提供一种改进的过电压保护，该转换装置包括：一个用于把交流电源提供的交流功率转换成直流功率的转换器，一个用于把转换后得到直流功率逆变成提供交流负载的逆变器，以及一个处于上述转换器和逆变器之间的直流电抗器，逆变器经这一电抗器得到转换后的直流功率。

本发明的特点在于，在这种电流源功率转换装置中，有着两组能量吸收装置，每一组包括一个整流器和一个跨接在该整流器直流输出端的能量吸收元件，一组能量吸收装置的整流器的交流输入端连接到转换器的交流输入端，其直流输出端则通过二极管跨接到转换器的直流输出端，另一组能量吸收装置的整流器的交流输入端连接到逆变器的交流输出端，其直流输出端则通过二极管跨接到转换器的直流输入端，这样就形成了包括两组能量吸收装置和上述直流电抗器的电路，当存在于这一功率转换装置电路中的电感感应出大于第一预定值的电压时，电流可以经过一电路环流。

按照本发明，总是可以建立一个用于释放功率转换装置电路中存在的电感所储存的能量的电路，这样，即使转换器和逆变器的半导体开关器件同时异常地断开，储存在电感内的能量也能释放，所以，没有过电压加到这些半导体开关器件上。

按照本发明的一个细节特征，设置了过电压检测装置，用来检测两个能量吸收装置中至少一个所包含的能量吸收元件两端出现的电压是否过第二预定值，利用这一过电压检测装置的输出，可以实现进一步确保如上所述的过电压保护的各种保护。