复合开关在智能低压电容器中作为关键器件,其易损原因主要可以从设计选型不合理和电压相关参数指标达不到要求两个方面进行分析:
一、设计选型不合理
负载特性与导通条件不匹配:
复合投切开关虽然理论上能实现“零压差投入、零电流投切”,但由于所接负载是大容量的低压电力电容器,且导通瞬间负载处于短路状态,受可控硅较低导通电压限制和过零检测偏差的影响,往往不能实现理想的电压过零导通。
这导致在导通瞬间存在较大的电流上升率(di/dt)和峰值,增加了可控硅的损坏风险。
安全富余量不足:
电流相关参数的选择应有一定的安全富余量,但许多用户出于经济考虑,在设计复合开关产品时,选用的可控硅往往未能达到较高的富余量指标,使得在实际使用中容易受损。
二、电压相关参数指标达不到要求
电流上升率与谐波谐振:
可控硅在导通时,较大的电流上升率中包含丰富的频率成分,这些频率成分可能与电网中的谐波发生谐振,从而产生较高的过电压。
这种过电压可能超过可控硅的承受范围,导致其损坏。
反向峰值电压过高:
工作于低压电力电容器零投切控制的可控硅,在其截止后一段时间内,所承受的反向峰值电压为电源电压较大值和电容器上充电电压较大值的叠加。
现有小容量的可控硅(如100A及以下)的Uked(反向重复峰值电压)往往达不到实际使用中所需的安全值(如2500V以上),而使用大容量的可控硅又会对经济指标产生影响,因此很少有厂家采用。
这导致现有复合开关中的可控硅在截止时处于电压危险区,容易击穿损坏。
解决方案建议
优化设计选型:
在设计复合开关时,应充分考虑负载特性和导通条件,选用具有更高安全富余量的可控硅产品。
同时,可以采用先进的检测和控制技术,提高过零检测的准确性,减少导通瞬间的电流冲击。
提升电压承受能力:
研发具有更高Uked值的可控硅产品,以满足实际使用中的电压需求。
在电路中增加适当的保护措施,如使用限压元件、设置过电压保护电路等,以降低可控硅因过电压而损坏的风险。
加强谐波治理:
对电网中的谐波进行治理,减少谐波对复合开关的影响。
可以采用滤波装置、有源电力滤波器等设备来降低电网中的谐波含量。
提高产品质量监控:
加强复合开关产品的质量检测和控制,确保产品符合相关标准和要求。
定期对产品进行维护和检查,及时发现并处理潜在问题。