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引言 大电流直流电是冶金、化工及有色加工行业必不可少的供电电源，如今在国内比较常用的为以饱和电抗器调压、整流变压器降压整流管整流的方案和以整流变压器直接降压、晶闸管整流的方案，由于这两种方案都属于对工频整流的方案，使用中并联电力电子器件多，系统庞大，其快速有效的保护一直较难，现多用的是分散保护的方案，不便于集成，同时抗干扰性能差，现场调试整定困难。为此本文主要针对大电流直流电力电子变流装置保护模块中具有代表性的过电压保护设计了一种集过压检测和过压动作于一身的智能保护模块，其具有结构简单、响应迅速、保护门限宽和便于集成的优点。 过压分析 在大电流直流电力电子变流装置中，电力电子器件对电压非常敏感，一旦外加电压超过器件所允许的最大额定值，器件将立即损坏。整流装置中造成过电压的原因很多，可分为外因和内因两种情况。一般外因包括常见的自然灾害，比如雷电造成的过电压，其都可通过良好的接地避免。但是由内因引起的过电压是不可避免的，其归为四类：合闸时的操作过电压、分闸时的操作过电压、器件换流过电压和逆变器换流失败过电压。 合闸操作过电压是其一、二次绕组间存在分布电容，一次侧合闸瞬间，高压通过分布电容耦合到二次侧，使二次侧出现过电压。分闸操作过电压是当整流变压器工作时，其励磁电感有储能作用，如果变压器空载或负载阻抗较高，分断一次侧开关，储存的能量无法通过负载释放，只能通过二次侧的分布电容释放，在振荡过程中耗尽储能，且在励磁电流峰值分闸过电压最严重。器件换流过电压主要是指晶闸管换流过电压，晶闸管换流时，器件内各PN结层残存载流子复合产生反电流。此电流在极短时间内降至接近于零的数值，则有较大的Ldi/dt电压足以烧坏晶闸管。逆变器换流失败过电压，即变流装置在AC-DC中未达到预期目标，造成局部或整体过电压。 这些导致整流装置过电压的因素不可能从根本上消除，但可以有效利用快速感应器件及合理的调理电路通过人工智能模块实现过电压保护的功能。 过压保护模块的设计 传统的大电流变流装置过压保护主要采用分离器件的保护，比如排气式避雷器、阀型避雷器或金属熔断丝等，国外已经开发出半导体熔断丝，其具有可恢复性，但是价格昂贵。本文通过综合考虑，选用了目前国内外性价比较高的51系列单片机作为主控制核心，结合具有快速响应的电压互感器和相关调理电路组成整个变流装置的过压保护模块。
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