晶闸管(可控硅)应用.docx

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晶闸管(可控硅)应用
晶闸管(可控硅)应用
晶闸管(可控硅)应用详尽介绍
晶闸管(可控硅)应用详尽介绍
一
参数说明
.
1.
参数表中所给出的数据,ITSM、I2t、dv/dt、di/dt指的是元件所能知足的最小值
,Qr、VTM、VTO、
rT指元件可知足(不超出)的最大值。
2.
通态均匀电流额定值ITAV(IFAV)
ITAV(IFAV)指在双面冷却条件下,保证散热器温度55℃时,同意元件流过的最大正弦半波电流均匀值。ITAV(IFAV)对应元件额定有效值IRMS=。实质使用中,若不可以保证散热器温度低于55℃或
散热器与元件接触热阻远大于规定值,则元件应降额使用。
3.
晶闸管通态电流上涨率di/dt
参数表中所给的为元件通态电流上涨率的临界重复值。
其对应不重复测试值为重复值的
2倍以上,在使
用过程中,一定保证元件导通期任何时候的电流上涨率都不可以超出其重复值。
4.
晶闸管使用频次
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晶闸管可工作的最大频次由其工作时的电流脉冲宽度tp,关断时间tq以及从关断后承受正压开始至其再次开通的时间tV决定。fmax=1/(tq+tp+tV)。依据工作频次选用元件时一定保证元件从正向电流过零至开始承受正压的时间间隔tH>tq,并留有必定的裕量。跟着工作频次的高升,元件正向消耗和反向恢复消耗Epr随之高升,元件通态电流须降额使用。pf

E
晶闸管(可控硅)应用
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二
元件的选择
.
正确地选择晶闸管、整流管等电力电子器件对保证整机设施的靠谱性及降低设施成本拥有重要意义。元
件的选摘要综合考虑其使用环境、冷却方式、线路型式、负载性质等要素,在保证所选元件各参数拥有
裕量的条件下兼备经济性。因为电力电子器件的应用领域十分宽泛,详细应用形式多种多样,下边仅就
晶闸管元件在整流电路和单项中频逆变电路中的选择加以说明。
整流电路器件选择
工频整流是晶闸管元件最常用的领域之一。元件采纳主要考虑其额定电压和额定电流。
(1晶闸管器件的正反向峰值电压VDRM和VRRM:应为元件实质承受最大峰值电压UM的2-3倍,即V
)DRM/RRM=(2-3)UM。各样整流线路对应的UM值见表1。
(2晶闸管器件的额定通态电流IT(AV):晶闸管的IT(AV)值指的是工频正弦半波均匀值,其对应的有效值
)ITRMS=(AV)。为使元件在工作过程中不因过热破坏,流经元件的实质有效值应在乘以安全系数
-(AV)。假定整流电路负载均匀电流为Id,流经每个器件的电流有效值为KId,
则所选器件的额定通态电流应为:
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IT(AV)=(-2)KId

/=Kfd*Id
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Kfd为计算系数。关于控制角α=0O时,各样整流电路下的Kfd应试虑元件散热方式。一般状况下风冷比水冷同样元件的额定电流值要低;

值见表1。选择元件IT(AV)值还自然冷却状况下,元件的额
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定电流要降为标准冷却条件下的三分之一。
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表1:整流器件的最大峰值电压UM及通态均匀电流计算系数Kfd
带均衡电抗
器
三相桥
整流电路单相半波单项双半波单项桥式三相半波
式
的双
反星型
UM
U2
U2
U2
U2
U2
U2
Kfd
电阻负载
1





α电感负载






=0O
注:U2
为主回路变压器二次相电压有效值
;单项半波电感负载电路带续流二极管。

一般400HZ以上的工作条件下,应试虑使用
KK器件;频次在4KHz
以上时,可考虑使用
KA器件。
这里主要介绍一下并联逆变电路中元件的选择
(见图一)。
(1
VDRM、VRRM
元件正向和反向峰值电压
)
元件正向和反向峰值电压应取其实质承受最大正、反向峰值电压的
-2倍。假定逆变器直流输入电压
为Ud,功率因数为
cosψ则:
VDRM/RRM=(-
2)πUd/(2cosψ)
(2
IT(AV)
元件的额定通态电流
)
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考虑到元件在较高频次下工作时,其开关消耗特别明显,元件的额定通态电流应按实质流过其有效值I
的2-3倍来考虑,即
IT(AV)=(2-3)I/
假定逆变器直流输入电流为Id,则所选器件IT(AV)为
IT(AV)=(2-3)×Id/()
(3
关断时间tq
)
并联逆变线路中,KK元件的关断时间选摘要依据触发引前时间tf和换流时间tr来决定。一般取:
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tq=(tf-tr)

×
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(当功率因数为



tf

约为周期的十分之一,

tr

按元件

di/dt

小于或等于

100A/μS来确立)
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在频次较高时,可经过减小换流时间tr,并适合牺牲功率因数增添tf的方法来选择拥有适合tq值的元
件
以上简单介绍了整流和逆变工作条件下元件的选择。在很多状况下,除了元件的额定电压、电流外,还
要依据详细条件选择元件的门极参数、通态压降以及断态电压临界上涨率dv/dt和通态电流临界上涨率
di/dt。
三
元件的保护
.
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晶闸管元件的电压和电流过载能力极差,

特别是耐压能力,刹时的过压就会造成元件永远性的破坏。

为
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了使元件能长久靠谱地运转,一定针对过压
和过电流发生的原由采纳保护举措。
过压保护
晶闸管工作过程中可能承受的过压主要有以下几种:一种是因为装置拉、合闸、负载打火等惹起
的过压;一种是因为元件关断时产生的关断电压;还有因雷击等原由从电网侵入的浪涌电压。为限制过
电压的幅值低于元件的正反向峰值电压,可采纳以下保护举措(见图二)。
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(1在变压器一次侧接上避雷器,在二次侧加装阻容保护、硒堆、压敏电阻等非线性电阻元件进行保护。在
)整流直流侧采纳压敏电阻和泄能保护装置,以防备元件承受过电压。
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(2
)

在晶闸管阴阳极两头直接进行保护。晶闸管关断过程中主电流过零反向后快速由反向峰值恢复至零电
流,此过程可在元件两头产生达正常工作峰值电压5-6倍的尖峰电压。一般建议在尽可能凑近元件自己
的地方接上阻容汲取回路。电阻R选无感电阻,往常取5-30Ω;-1μF,耐压选元件耐
-。详细R、C取值可依据元件型号及工作状况调试决定。注意保证电阻R的功率,特别
在中频逆变电路中,使之不会因发热而破坏。
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过流保护
晶闸管元件在短时间内拥有必定的过流能力,但在过流严重时,不采纳保护举措,就会造成元件破坏。
在线路设计和元件选择时应试虑负载短路和过载状况,保证在异样状况下设施能自动保护。一般有以下几种举措(见图三)。
(1
在进线中串接电抗器限制短路电流,使其余保护方式切断电流前元件短时间内不致破坏;
)
(2
线路采纳过流检测装置,由过流信号控制触发器克制过流,或接入过流继电器。
)
(3安装快速熔断器。快速熔断器的动作时间要求在10ms之内,熔断体的额定电流IKR可按以下原则选
)取:
(AV)≥IKR≥IT
IT(AV)为元件额定电流,IT为元件实质工作电流有效值
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四
晶闸管门极触发
.
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参数表中所给晶闸管

IGT、VGT

为能触发元件至通态的最小值,实质使用中,晶闸管门极触发

IGT、
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VGT

应远大于此值。
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应用中门极触发电流波形对晶闸管开通时间、开通消耗以及di/dt承受能力,都有较大影响。为保证元
件工作在最正确状态,并增强抗扰乱性能,对仪元企业全部晶闸管,建议门极触发脉冲电流幅值:IGM=
2~5A(<10A),上涨率:diG/dt≥2A/μs,上涨时间:tr≤1μs。即采纳极陡前沿的强触发脉冲(见图四)。
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五
元件串并联使用
.
元件串并联使用时,线路上应采纳门极强触发脉冲、均流、均压举措,还须精选开通、恢复特征
一致的元件。特别是元件串连工作于较高di/dt的逆变线路中时,其反向恢复特征对动向均压起主要作用。
六
散热器与元件的安装
.
元件的冷却方式有加装散热器自然冷却,风冷和水冷等方式,为了使元件充分地发挥其额定性能并增强
使用中的靠谱性,除一定科学地选择散热器外还需正确地安装。只有正确地安装散热器才能保证其与元件芯片间的热阻Rj-hs知够数据表中的要求。
在元件与散热器的安装时,应注意以下事项:
散热器的台面一定与元件台面尺寸相般配,防备压扁、压歪破坏器件。
、光洁度。,平坦度小于或等
于30μm。安装时元件台面与散热器台面应保持洁净洁净无油污等脏物。
安装时要保证元件台面与散热器的台面完整平行、齐心。安装过程中,要求经过元件中心线施加压力以使压力均匀散布在整个接触地区。用户手工安装时,建议使用扭矩扳手,对全部紧固螺母交替均匀使劲,压力的大小要达到数据表中的要求。
,应特别注意检查其台面能否光洁、平坦,水腔内能否有水垢和拥塞,特别注
意台面能否出现下陷状况,若出现了上述状况应予以改换。
水冷散热器安装图见下列图(图五):
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在使用中需注意,风冷方式加装散热器后,一般要求风速不低于6m/s;水冷方式要求水冷散热器水流
量不小于4×103ml/min,进水温度5℃-35℃,水质ρ≤。
仪元企业可供给SS水冷系列和SF风冷系列以及各种非标及组件散热器,为元件配套使用。
依据元件通态额定均匀电流介绍配置的标准型散热器型号见下表。
介绍散热器型号
元件通态额定均匀电流
水冷
风冷
100A-200A
SS11
SF12
300A
SS12
SF13
400A
SF13、SF14
500A-600A
SS12、SS13
SF15
800A
SS13
SF16
1000A
SS14
SF17
1000A-3000A
SS14
此中SF系列风冷散热器是指在逼迫风冷(风速≥6m/s)条件下的介绍配置,用户在使用时应依据实质散热
条件并考虑靠谱性要求进行选择。关于1000A以上元件一般不介绍使用风冷散热器,若使用风冷散热器,则元件额定电流需降额使用。
用户未作特别要求时,仪元企业所供给的成套元件都按标准配置安装散热器。
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