中心議題:

• GTO的過電流特性
• 逆變器的過電流保護
• 門極電路的過流保護

解決方案:

• 熔斷器保護法
• 撬杠保護法
• 自關斷保護法

GTO主要應用於大容量的斬波器、逆變器及開關電路中

，其中最引人關注的問題是由於各種原因造成的短路過電流現象;因此它嚴重地威脅著器件乃至整機設備的安全。為此，必須研究過電流產生的原因及如何在電流情況下采取措施保護GTO，使其免遭損壞。
　　
1、過電流的產生
　　
guodianliubaokuoguozaiheduanluliangzhongqingkuang。yinfuzaiguodaerchanshengguozaidianliuyibankeyongfufankuikongzhifajinxingbaohu，cichubuzaijinxingtaolun。zhelizhuyaotaolunduanluguodianliuqingkuang。duanluguodianliudechuxiandazhiyouxiashu3種原因。
　　
(1)逆變器的橋臂短路在GTO組成的逆變器中
，若同一橋臂上的兩個GTO同時導通
，則會產生橋臂短路現象，亦稱橋臂直通故障。此時短路電流的上升率和浪湧衝擊電流都將很大
，導致GTO燒毀。造成橋臂短路的原因一般有兩種，一是邏輯設計不合理，兩個GTO的關斷和導通之間沒有足夠的時間間隔(即死區)，在一隻GTO尚未完全關斷時，另一隻GTO已經導通，造成兩個GTO同時導通;二是由於種種原因造成的誤觸發，當橋臂中的一隻GTO導通時，另一隻GTOyouyuwuchufayehuizaochengqiaobiduanlu。wuchufadeyuanyinyibanlaizimenjidianlu
，lirugezhongmaocixinhaodechuxian，waijiedianciganrao，huoyouyuhuanchongdianlushejibudangchuxianguogaodedu/dt等。
　　
(2)輸出端的線間短路若輸出端發生線間短路
，則短路電流流經相應支路的GTO，qiduanludianliuxiangdangda。ruonibianqidefuzaishidiandongji，zediandongjiqidongshidianliuchongjiyehenda
，jinguancishibushiduanludianliu，dandianliushangshenglvyehuixiangdangda，zaochengGTO損壞。
　　
(3)輸出端線對地短路逆變器交流輸出端若有一相接地
，短路電流經GTO反並聯二極管
、濾波電容、zhengliuerjiguanhejiaoliucerongduanqiliutong，duanludianliudedaxiaoyulvbodianrongshangdianyadegaodiyouguan。zuiyanzhongdeqingkuangshi，danglvbodianrongdianyafangdiandaodiyumuxianyuzhongxingdianjiandianyadefengzhishi，jiangyoudadeguzhangdianliuliutong。shidangxuanqufanbinglianerjiguanherongduanqiderongliangkezuodaohelidebaohu。
　　
2
、GTO的過電流特性
　　
GTO的過電流特性與GTR不同。當門極處於正向偏置時
，GTO開通，隻有電流有效值、浪湧電流和I2t值的限製，沒有安全工作區的規定。門極處於反向偏置時，GTO處於關斷過程
，此時有最大可關斷陽極電流的限製，並有反向偏置安全工作區RB-SOA
，可見GTO的過電流保護要比GTR複雜一些。
　　
過電流保護可從兩方麵考慮：一是熱保護
，GTO不能因為過載超過所規定的結溫;二er是shi電dian保bao護hu，發fa生sheng過guo電dian流liu時shi，希xi望wang過guo電dian流liu在zai未wei超chao過guo所suo允yun許xu的de最zui大da可ke關guan斷duan陽yang極ji電dian流liu時shi迅xun速su撤che除chu門men極ji關guan斷duan信xin號hao，利li用yong浪lang湧yong能neng力li進jin行xing保bao護hu
，或huo在zai未wei超chao過guo最zui大da陽yang極ji可ke關guan斷duan電dian流liu範fan圍wei內nei使shiGTO迅速關斷。
　　
針對上述問題
，可采取各種措施對GTO進行過電流保護。
　　
3
、逆變器的過電流保護
　　
逆變器的過電流保護是指GTO整機設備的最終保護措施，它可防止事故的繼續擴展。具體保護方法有以下3種。
　　
1)熔斷器保護法
　　
由於GTO具有浪湧能力，所以在一定條件下可用快速熔斷器進行保護。用熔斷器保護GTO逆變器的過程是：檢測過電流→電抗器限流→切除GTO關斷信號→熔斷器斷流。
　　
GTO逆ni變bian器qi內nei部bu電dian感gan很hen小xiao，通tong常chang隻zhi有you幾ji個ge微wei亨heng，一yi旦dan短duan路lu，電dian流liu上shang升sheng很hen快kuai，峰feng值zhi很hen大da
，故gu應ying采cai用yong電dian抗kang器qi限xian流liu，並bing盡jin快kuai切qie除chu關guan斷duan信xin號hao，然ran後hou在zai浪lang湧yong能neng力li範fan圍wei內nei由you熔rong斷duan器qi切qie斷duan故gu障zhang電dian流liu。顯xian然ran，對dui這zhe種zhong過guo電dian流liu難nan以yi用yong普pu通tong電dian力li熔rong斷duan器qi或huo交jiao直zhi流liu電dian磁ci開kai關guan進jin行xing保bao護hu

，必bi須xu用yong快kuai速su熔rong斷duan器qi進jin行xing保bao護hu。
　　
快速熔斷器的斷流時間在10ms以內，切斷時發生的電弧電壓很小。用快速熔斷器保護GTO時

，必須注意以下兩點。
　　
(1)必須設置過電流檢測電路。當GTO接近關斷能力極限時，切斷GTO的關斷信號
，即GTO過電流超過可關斷陽極電流的極限值時

，絕對不能再用門極信號去關斷。GTO具有與SCR一樣的浪湧能力

，利用這一特性可用快速熔斷器進行保護。
　　
(2)GTO和快速熔斷器的I2t值必須合理匹配。選擇快速熔斷器時應使GTO允許的I2t大於快速熔斷器的I2t值。
　　
大容量GTO逆變器的短路過電流保護不能采用GTO自關斷的方法。因為大功率GTO的非重複可關斷電流比中、小功率的GTO要小，在短路過電流時不能采用門極脈衝強迫關斷GTO的辦法
，與之相反，應發出所有GTO的開通信號使逆變器全導通
，並用熔斷器對GTO進行過流保護。
　　
2)撬杠保護法
　　
撬杠保護法也稱做非熔斷器保護法
，在中大容量GTO電路中應用很普遍，其工作原理如圖1所示。由圖1可(ke)看(kan)出(chu)
，當(dang)逆(ni)變(bian)器(qi)由(you)於(yu)誤(wu)觸(chu)發(fa)等(deng)原(yuan)因(yin)發(fa)生(sheng)短(duan)路(lu)故(gu)障(zhang)時(shi)，濾(lv)波(bo)電(dian)容(rong)的(de)放(fang)電(dian)電(dian)流(liu)急(ji)劇(ju)增(zeng)大(da)，通(tong)過(guo)傳(chuan)感(gan)器(qi)檢(jian)測(ce)出(chu)電(dian)容(rong)放(fang)電(dian)電(dian)流(liu)的(de)信(xin)號(hao)，然(ran)後(hou)產(chan)生(sheng)如(ru)下(xia)動(dong)作(zuo)。
　　


　　
(1)觸發並聯晶閘管T，使GTO逆變器分流
，T串聯一小電感L3，以便限製T的di/dt。
　　
(2)封鎖GTO的關斷信號並觸發所有GTO，使短路電流由所有GTO承擔，減小電流集中現象。
　　
(3)交流側斷路器跳閘。圖1中的L1、L2為限製短路電流上升速度的電感，Ld為直流濾波電抗器。
　　
在大容量GTO的應用中，也可采用熔斷器和撬杠兩者結合的方法。其保護過程是：短路過電流→電抗器限流→撬杠分流→熔斷器斷流。
　　
這種保護方法利用了撬杠電路中T浪湧能力強的特點，對GTO逆變器進行短路過電流保護的效果比較好，因而得到一定的應用。
　　
3)自關斷保護法
　　
GTO本身具有的自關斷能力也可用作過流保護。GTO的陽極可關斷能力包括可關斷通態重複峰值電流和可關斷通態不重複峰值電流兩個參數。一般200A以下的小容量GTO可關斷通態不重複峰值電流比可關斷通態重複峰值電流大得多
，利用這一特性可作過流保護，這種方法稱做自關斷保護法。
　　
4
、門極電路的過流保護
　　
當GTOsunhuaizhihou
，yangjiyumenjijianwangwangchuyuduanluzhuangtai，waijiadegaodianyatongguoyangjiyinrumenjidianlu，yinqimenjidianludesunhuai，weiciyingshezhimenjidianludebaohuhuanjie。juticuoshiruxia：
　　
(1)在門極電路的輸出端接一快速熔斷器實現過流保護
，以便使門極電路盡快與GTO門極端子斷開;
　　
(2)在門極電路的輸出端同時接一齊納二極管，以使門極電路箝位在安全電壓範圍之內。