低压熔断器对交直流变换器的保护分析

在交直流混合式柔性电源系统中，各种以电力电子元件为核心的交直流变换器或直流变换器是很常用的设备之一，因为电力电子元件的i2t耐受值和过电压耐受值远低于具有相应额定值的其他电气设备和电路导线的耐受值。因此，挑选符合gb/t13539.4（iec60269-4）《半导体设备低压熔断器保护用熔断体补充要求》标准的低压熔断器，需要是很经济可靠的方案。

1、变流器要求的保护

变流器（如整流器、逆变器、变频设备等）通常由多个电力电子元件组成。理想的保护设备应确保满足以下条件：一旦半导体设备发生故障，应尽快断开电路，以避免其他设备受损（经验表明，在这方面，半导体因短路而发生故障，并造成大电流）。对于设备中的其他故障，建议在损坏半导体设备之前断开电路。在损坏半导体设备之前，建议切断可能造成损坏的过电流。

2、半导体保护用低压熔断器

半导体保护用熔断器符合gb/t13539.4（iec60269-4）“低压熔断器半导体设备保护用熔断体的补充要求”，通过熔体窄径设计，在规定电流下比其他保护电器运行更快。同时，通过挑选和碾磨灭弧填料，可以将灭弧期间的断路过电压降到很低。因此，半导体熔断器的动作不仅可以快速断开故障电流，而且不应在任何半导体设备上造成不可接受的过电压。简而言之，半导体熔断器应满足以下要求：

（1） 快速；

（2） 过电流允许通过能量小；

（3） 载流量大；

（4） 低功耗；

（5） 分断电压适中。

Gb/t13539.4（iec60269-4）“半导体设备低压熔断器保护用熔丝的补充要求”根据断开范围定义了半导体设备特性的两种应用类别，R和s：

（1） 与S型相比，R型动作更快，过流允许能量i2t更小；

（1） 与R型相比，S型具有更低的功耗。

如果设备发生故障，流经半导体器件的故障电流需要在造成器件损坏之前中断。为了实现这一点，保险丝的故障电流允许传导能量i2t需要小于受保护半导体的容许极限值。操作的允许能量值（操作i2t：预弧时间和起弧时间的能量总和）取决于恢复电压。相应曲线由保险丝生产商提供。

低压熔断器运行期间的断开电压不得高于半导体PN结的耐受电压。根据生产商的数据，当恢复电压低于保险丝的额定电压时，也可以下降开关电压（保险丝工作电压）。工作电流、可能的故障电流和恢复电压取决于安装在变流器电路中的保险丝的位置和工作模式。