在电力电子变换系统中，除了选择合适的电力电子器件及其驱动电路外，采用合适的过电压保护、过电流保护、du/dt保护和di/dt保护也是非常必要的。

1.过电压的产生及过电压保护

电力电子装置可能出现的过电压主要包括外因过电压和内因过电压。外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程（如分闸、合闸等），而内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程。

（1）换相过电压

晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断，因而有较大的反向电流流过，当恢复了阻断能力时，该反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压。

（2）关断过电压

全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。

图5-31所示为晶闸管变流装置过电压保护措施及其配置位置，各电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种。其中主电路和整流式阻容保护为抑制内因过电压的措施，其功能已属缓冲电路的范畴。在抑制外因过电压的措施中，采用RC过电压抑制电路最为常见，其典型连接方式如图5-32所示。

图5-31 晶闸管变流装置过电压保护主要措施及配置位置

A—避雷器 B—接地电容 C—阻容保护 D—整流式阻容保护 E—压敏电阻保护 F—器件侧阻容保护

图5-32 RC过电压抑制电路连接方式

RC过电压抑制电路可接于供电变压器的两侧（供电网一侧称网侧，电力电子电路一侧称阀侧），或电力电子电路的直流侧。对大容量的电力电子装置，可采用反向阻断式RC电路。有关保护电路的参数计算可参考相关工程手册。采用雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻、硒堆和转折二极管（BOD）等非线性元器件限制或吸收过电压也是较常用的措施。虽然硒堆较阻容体积大，成本高，但它有较大的吸收过电压的能力，因此较广泛地用于容量较大的电路。金属氧化物压敏电阻的体积小，伏安特性很陡，它对浪涌过电压抑制能力很强，反应也快，是一种比较好的过电压保护元器件，可以取代硒堆。

2.过电流保护

电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流。过电流分过载和短路两种情况。图5-33所示的是过电流保护措施及其配置位置，其中采用的快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器是较为常用的措施。一般电力电子装置均同时采用几种过电流保护措施，以提高保护的可靠性和合理性。在选择保护措施时应注意相互协调。通常，电子电路作为第一保护措施，快速熔断器仅作为短路时的部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。(www.daowen.com)

图5-33 过电流保护措施及其配置位置

采用快速熔断器（简称快熔）是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。在选择快速熔断器时应考虑如下问题：

1）电压等级根据熔断后快熔实际承受的电压确定。

2）电流容量按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定。快速熔断器一般与电力半导体器件串联，在小容量装置中也可串接于阀侧交流母线或直流母线中。

3）快速熔断器的I²t值应小于被保护器件的允许I²t值。

4）为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间-电流特性。

快速熔断器对器件的保护方式可分为全保护和短路保护两种。全保护是指不论过载还是短路均由快熔进行保护，此方式只适用于小功率装置或器件使用裕度较大的场合。短路保护方式是指快熔只在短路电流较大的区域起保护作用，此方式需与其他过电流保护措施相配合使用。快熔电流容量的具体选择方法可参考相关的工程手册。

对重要的且易发生短路的晶闸管设备，或者工作频率较高、难以快熔保护的全控型器件，需采用电子电路进行过电流保护。除了对电机起动的冲击电流等变化较慢的过电流可以利用控制系统本身调节器对电流的限制作用之外，还需指定专门的过电流保护电子电路，检测到过电流之后直接调节触发或驱动电路，或者关断被保护器件。此外，常在全控型器件的驱动电路中设置过电流保护环节，它对器件过电流的响应是最快的。

3.缓冲电路

缓冲电路（Snubber Circuit），又称为吸收电路，其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt，或者过电流、di/dt，减小器件的开关损耗。缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路又称为du/dt抑制电路，用于吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小器件的关断损耗。开通缓冲电路又称为di/dt抑制电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。可将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起，形成复合缓冲电路。还可以用另外的分类方法：缓冲电路中储能元器件的能量如果消耗在其吸收电阻上，则称其为耗能式缓冲电路；如果缓冲电路能将其储能元器件的能来回馈给负载或电源，则称其为馈能式缓冲电路或无损吸收电路。

缓冲电路通常专指关断缓冲电路，而将开通缓冲电路叫作di/dt抑制电路，图5-34所示为一种开通缓冲电路。

图5-34 一种开通缓冲电路