ZnO压敏电阻在高压变频器过电压保护中的应用

方 晶 毛承雄 陆继明 王 丹

（华中科技大学电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室 武汉 430074）

1 引言

能源短缺制约着国家工业的发展，节能已成为全世界关注的话题。随着电力电子技术的发展，变频调速器也应运而生，它不仅操作方便，调速性能好，而且节能效果明显，广泛应用于电力、钢铁及石油等行业[1]。

过电压是电力系统和电气设备的主要危害之一。对于交-直-交电压源型中性点钳位三电平高压变频器而言，过电压主要体现在直流环节过电压，过电压保护主要是对变频器系统中的电力电子开关器件进行保护。过电压的危害在于：对直流滤波大电容寿命有直接影响，严重时会击穿电容器；对开关器件的安全构成威胁，严重时会损坏器件[2]。过电压保护是高压变频器的一个重要组成部分，它对变频器安全稳定的运行具有重要的意义，然而在相关文献中，尚未看到有关高压变频器过电压保护方面的研究。

本文以基于IGCT（Intergrated Gate Commutated Thyristors）串联的高压变频器过电压保护为研究对象[3]，首次提出了利用ZnO压敏电阻对高压变频器进行过电压保护的方法。文中简要分析了几种典型过电压情况，结合ZnO压敏电阻的特性，对比ZnO压敏电阻的各种放置位置和接线形式，得出了合理的设计方案。针对具体的变频器参数，设计了ZnO压敏电阻。通过Matlab/Simulink对变频器输入过电压和输出短路故障引起的过电压两种情况进行仿真，对比加ZnO压敏电阻前后系统运行情况，验证了所设计的 ZnO压敏电阻对中性点钳位三电平高压变频器过电压保护的有效性。……