电力电子设备在新能源的各个领域有广泛应用，而且呈现快速、持续增长的趋势。保护电力电子设备及系统是熔断器的一个极其重要的应用领域。
变流技术是电力电子技术的核心，如表6-5所示。
表6-5 交流技术的输入、输出
电力电子设备或系统一般是由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成，如图6-15所示：
图6-15 电力电子系统的组成
电力电子系统过电流的保护，分过载保护和短路保护两种情况。一般同时采用几种过电流保护措施，提高可靠性和合理性。电子电路作为第一保护措施，快熔（即半导体保护熔断器）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，过电流继电器定在过载时动作，如图6-16所示：
图6-16 电力电路保护
快熔对电力电子器件的保护方式分全保护和短路保护两种：一是全保护，过载、短路均由快熔进行保护，适用于小功率装置或器件裕度较大的场合；二是短路保护，快熔只在短路电流较大的区域起保护作用。
下面介绍几种典型应用。
（1）三相桥（每个桥臂一只半导体器件）
三相桥电路及熔断器的位置如图6-17所示，保护条件如表6-6所示。
图6-17 三相桥电路及熔断器的位置
表6-6 保护条件
（2）三相桥（每个桥臂多只半导体器件）
三相桥电路及熔断器的位置如图6-18所示，保护条件如表6-7所示。
图6-18 三相桥电路及熔断器的位置
表6-7 保护条件
（3）双环桥（带相间变压器，每臂一只半导体器件）
电路及熔断器的位置如图6-19所示，保护条件如表6-8所示。
图6-19 双环桥电路及熔断器的位置
表6-8 保护条件
（4）双环桥（带相间变压器，每臂多只半导体器件）
电路及熔断器的位置如图6-20所示，保护条件如表6-9所示。
图6-20 双环桥电路及熔断器的位置
表6-9
（5）再生直流驱动（每臂一只半导体器件）
电路及熔断器的位置如图6-21所示。
图6-21 熔断器的位置
一个再生式直流驱动器的电路如图6-22所示：
图6-22 再生式直流驱动器的电路
故障模式分两种情况，分别是：
②当变流器发挥逆变器作用（再生模式）：也发生三种故障。
发生故障的示意图如图6-23所示：
图6-23 故障类型
续图6-23 故障类型
熔断器的安装位置：
有两种选择：安装在交流支路上，或者安装在直流回路上，如图6-24所示：
图6-24 熔断器安装位置
（6）直流射穿故障
熔断器的位置如图6-25所示。
图6-25 熔断器的位置——直流射穿故障
其中，直流熔断器的电压随时间常数不同发生变化，即：
L/R=f(VDC)
（7）换相故障
熔断器的位置如图6-26所示，保护条件如表6-10所示。
图6-26 熔断器的位置——换相故障
表6-10 换相故障保护条件
（8）再生直流驱动（每臂多只半导体器件）（图6-27）
图6-27 再生直流驱动电路(www.xing528.com)
①每只半导体器件必须串联熔断器。熔断器电压根据通断路器配合需要确定。
②当断路器切断由于多个或一个晶闸管失效产生的直流射穿或换相故障电流时（图6-28），熔断器额定电压根据线间电压选定。
图6-28 断路器动作条件
当断路器不能切断由于一个晶闸管失效产生的故障电流时（如图6-29），一只熔断器将在全故障电压下工作。
图6-29 断路器不动作条件
这种情况下，熔断器额定电压通过如下的公式确定：
熔断器额定电压（UN）
UN=KAC×VAC max 1.25≤KAC≤1.7
并且同时考虑时间常数的影响后最后确定。
（9）软起动及静态开关保护电路如图6-30所示，保护条件如表6-11所示。
图6-30 软起动及静态开关保护
表6-11 开关保护条件
（10）变频器保护
变频器保护电路如图6-31所示。
图6-31 变频器保护电路
变频器保护熔断器选择原则：根据在时间常数小于1 ms情况下熔断器的最高直流电压进行选型，熔断器可以选择的位置如图6-32、图6-33所示：
图6-32 变频器保护熔断器的位置（1）
图6-33 变频器保护熔断器的位置（2）
（11）多变频器系统
多变频器系统电路如图6-34所示。
图6-34 多变频器系统电路
变频器系统保护熔断器选择原则：根据在时间常数小于1 ms情况下熔断器的最高直流电压进行选型。如图6-35所示。
①内部故障
内部保护熔断器选型条件（6-36）：
a.熔断器I2t必须小于半导体器件外壳的I2t；
b.熔断器I2t必须小于所有并联半导体器件PN结总I2t；
c.满足熔断器之间的配合要求；
d.满足与交流偶然直流断路器之间的配合要求；
e.熔断器电弧电压必须小于半导体器件的反响峰值电压。
图6-35 多变频器系统熔断器位置
②外部故障
图6-36 内部保护熔断器位置
③总保护
总保护必须能够分断内部及外部的所有故障电流，这种情况下熔断器的I2t必须小于半导体器件PN结的I2t。熔断器的安装位置如图6-37所示。
图6-37 总保护熔断器位置
（13）大功率三相桥式电路保护
大功率三相桥式电路如图6-38所示。相应熔断器位置如图6-39所示。
图6-38 大功率三相桥式电路
①内部故障-半导体器件失效
②外部故障-负载故障
图6-39 大功率三相桥式电路保护熔断器位置
大功率三相桥式电路保护熔断器选型条件：
①发生内部故障时的保护：熔断器能够安全隔离失效的半导体器件并确保故障现象不会传播到故障器件之外；
②熔断器之间的配合：确保当一只熔断器分断内部故障电流时其他熔断器性能不改变；
③熔断器与交流断路器之间的配合：确保当交流断路器分断外部故障电流时所有熔断器不被破坏并且其性能不改变。
（14）电压换相逆变器的保护
电压换相逆变器原理如图6-40所示。
图6-40 电压换相逆变器原理
熔断器保护目标有下列几个方面：
①熔断器在半导体器件爆炸时保护情况下保护半导体器件PN结；
②熔断器的主要作用是防止电容器放电。
熔断器安装位置如图6-41所示。
图6-41 熔断器安装位置
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