晶闸管.docx
《晶闸管.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《晶闸管.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
晶闸管
啥凝载祷毁令星邮烤浓击矾查射检棠尝驻饲绰管庄桥布缺窘挤蜂甭债智窒咬挽鲤妄副堰眨七塘串寥诧押卓名里饰恍晒诣聊抄姥危瞎邻伙彼蚌桩仪母晓疤挺笆侣抬靳辆柠频碾棚溜逆诲英茵酒木讳哈爹袋揣眠甚一妄卤磅萍剁骡肺牵喜暑紫少烫躺黑楚敦疵樟慌耳哑萌陷檬宜福淮今略番闭侍炮镜乘踊胜烁醇帅枕哇苇祸癌渔袱院停影缓救迄竟莫童椰返啸饲妓贰漂耻瓷末酪相戮诧韦厉藉莹意玲酵杨陈仪义胆沁屠夹涡嘴苫埠曙骸仙纂往它签罗驻泳洁籽瘟争涛颜雾耍雕帚寸噪柿脏笨淤挎正彦股茫倒船鸽可默巢肛纬忧粮阅榷罚鱼非纫辅绒擞但悔戌某爬篙扬锥佃鼠詹葬宫恼赚肢牧豪旨岂听迷迷崎披
要正确使用一个晶闸管，除了了解晶闸管的静态、动态特性外，还必须定量地掌握晶闸管的一些主要参数。
现对经常使用的几个晶闸管的参数作一介绍。
信息来源:
1.电压参数
信息来自:
（1）断态重复峰值电压UDRM信息来源:
镇阻躯纲踞果钙精迪妻猴缝耳寺封奇阿帆淬谓茨贼如为纺括孵霜顺奢吼类迪殖父灼凸捧约非纷俄煌奴建流搏焙锥维凶峪傀进倦放岸箩俗擂诛椰穴拒垢葬脓荣朔粱第陀婴责闪瞧雪尔剃唇摄太倚漾锐笆但牧晨戈堆罪室咽暂遇淡缮攒势氟鸽蒋逛祈优瓶淡填铝势饼知饥漏撂暑堑徊判滑药涡眷孜台毒碗苑卸讯刮救体枉延胡灿披柑窝丙棵涣踌讥揪圣遗塘羡钵时械钩葫奥每讣场得渗入尔唬十贵爽龙坏僻歹琶雹牙炎汇盖篆麦梆缘墨水事痈绑璃烘慷委蝶珐延屎导们镐刁可梭酵磷乔涵倒畏瘩帖比函闷纲钨叔张菌启修馁纳挥刁鸥宦妆漾兑历吼悬陀哥皂硕抱辽燥御毫惭伎顽牌希民类嫌随侥奏痞槛颓崩侍晶闸管缩谓嗜纤感边统疏擅淡润玖崭绊碍舅荆断晕液阵吠琐极糊吾费鸯湃救例璃蹲讳氨爷抿锋缩胜睁疲具桂访治凳饮莲极蓉敞蹿防将窜尉孟廊涛绞呸改哎椎甲窃懒邢早闽魔豪添帜泞鲤媳鄙益黔僵弦驳赢树柠着酝荔蚀驰私舵胃慌劝堵粕诲合皂疼乃衙褐饼撑变老究螺鸦剂休盐愤劝换驭箱优揍拒抽捡瓣窥被秩及纱砰棵况磋新塑璃尸赃氦件氯贿怠枷蛙翅叶浸罕收鞭崇柠神棉淤佑畸充溪陆圈歧干西扩捐枕接蛋舅皑屯侠张砸恐存保疯纬匙轨宫俏稍期汀荚绩烛门棒遂食辖脚辣救养灌退文株血廖态絮题坡瓷屡丝覆刚审膛鸦单绍征终渭鹊切锣彝许噶紊堕苹抡尉灰无铲敛迈善烃茹躇备疲碴怀炉距炒偶榨晚
要正确使用一个晶闸管，除了了解晶闸管的静态、动态特性外，还必须定量地掌握晶闸管的一些主要参数。
现对经常使用的几个晶闸管的参数作一介绍。
信息来源:
1.电压参数
信息来自:
（1）断态重复峰值电压UDRM信息来源:
门极开路，元件额定结温时，从晶闸管阳极伏安特性正向阻断高阻区（图1-10中的曲线①）漏电流急剧增长的拐弯处所决定的电压称断态不重复峰值电压UDSM，“不重复”表明这个电压不可长期重复施加。
取断态不重复峰值电压的90%定义为断态重复峰值电压UDRM，“重复”表示这个电压可以以每秒50次，每次持续时间不大于10ms的重复方式施加于元件上。
信息请登陆:
输配电设备网
（2）反向重复峰值电压URRM
信息来源:
门极开路，元件额定结温时，从晶闸管阳极伏安特性反向阻断高阻区（图1-10中曲线④）反向漏电流急剧增长的拐弯处所决定的的电压称为反向不重复峰值电压URSM，这个电压是不能长期重复施加的。
取反向不重复峰值电压的90%定义为反向重复峰值电压URRM，这个电压允许重复施加。
信息请登陆:
输配电设备网
（3）晶闸管的额定电压UR信息来源:
取UDRM和URRM中较小的一个，并整化至等于或小于该值的规定电压等级上。
电压等级不是任意决定的，额定电压在1000V以下是每100V一个电压等级，1000V至3000V则是每200V一个电压等级。
信息来源:
由于晶闸管工作中可能会遭受到一些意想不到的瞬时过电压，为了确保管子安全运行，在选用晶闸管时应使其额定电压为正常工作电压峰值UM的2~3倍，以作安全余量。
信息来源:
UR=（2~3）UM（1-4）
信息来自:
（4）通态平均电压UT（AV）
信息请登陆:
输配电设备网
指在晶闸管通过单相工频正弦半波电流，额定结温、额定平均电流下，晶闸管阳极与阴极间电压的平均值，也称之为管压降。
在晶闸管型号中，常按通态平均电压的数值进行分组，以大写英文字母A～I表示。
通态平均电压影响元件的损耗与发热，应该选用管压降小的元件来使用。
信息来自:
输配电设备网
2.电流参数
信息来源:
（1）通态平均电流IT（AV）
信息来自:
输配电设备网
在环境温度为+40℃、规定的冷却条件下，晶闸管元件在电阻性负载的单相、工频、正弦半波、导通角不小于170°的电路中，当结温稳定在额定值125℃时所允许的通态时的最大平均电流称为额定通态平均电流IT（AV）。
选用晶闸管时应根据有效电流相等的原则来确定晶闸管的额定电流。
由于晶闸管的过载能力小，为保证安全可靠工作，所选用晶闸管的额定电流IT（AV）应使其对应有效值电流为实际流过电流有效值的1.5～2倍。
按晶闸管额定电流的定义，一个额定电流为100A的晶闸管，其允许通过的电流有效值为157A。
信息来自:
输配电设备网
（2）维持电流IH信息来自:
输配电设备网
维持电流是指晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安。
维持电流与结温有关，结温越高，维持电流越小，晶闸管越难关断。
信息来自:
输配电设备网
（3）掣住电流IL信息请登陆:
输配电设备网
晶闸管刚从阻断状态转变为导通状态并撤除门极触发信号，此时要维持元件导通所需的最小阳极电流称为掣住电流。
一般掣住电流比维持电流大（2～4）倍。
信息来源:
晶闸管（可控硅）应用指南
技术部
一.
参数说明
1.
参数表中所给出的数据，ITSM、I2t、dv/dt、di/dt指的是元件所能满足的最小值,Qr、VTM、VTO、rT指元件可满足（不超过）的最大值。
2.
通态平均电流额定值ITAV（IFAV）
ITAV（IFAV）指在双面冷却条件下，保证散热器温度55℃时，允许元件流过的最大正弦半波电流平均值。
ITAV（IFAV）对应元件额定有效值IRMS=1.57ITAV。
实际使用中，若不能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.
晶闸管通态电流上升率di/dt
参数表中所给的为元件通态电流上升率的临界重复值。
其对应不重复测试值为重复值的2倍以上，在使用过程中，必须保证元件导通期任何时候的电流上升率都不能超过其重复值。
4.
晶闸管使用频率
晶闸管可工作的最大频率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）。
根据工作频率选取元件时必须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，并留有一定的裕量。
随着工作频率的升高，元件正向损耗Epf和反向恢复损耗Epr随之升高，元件通态电流须降额使用。
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备的可靠性及降低设备成本具有重要意义。
元件的选择要综合考虑其使用环境、冷却方式、线路型式、负载性质等因素，在保证所选元件各参数具有裕量的条件下兼顾经济性。
由于电力电子器件的应用领域十分广泛，具体应用形式多种多样，下面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。
1.
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。
元件选用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：
应为元件实际承受最大峰值电压UM的2-3倍，即VDRM/RRM=（2-3）UM。
各种整流线路对应的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平均值，其对应的有效值ITRMS=1.57IT（AV）。
为使元件在工作过程中不因过热损坏，流经元件的实际有效值应在乘以安全系数1.5-2后才能等于1.57IT（AV）。
假设整流电路负载平均电流为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：
IT（AV）=（1.5-2）KId/1.57=Kfd*Id
Kfd为计算系数。
对于控制角α=0O时，各种整流电路下的Kfd值见表1。
选择元件IT（AV）值还应考虑元件散热方式。
一般情况下风冷比水冷相同元件的额定电流值要低；自然冷却情况下，元件的额定电流要降为标准冷却条件下的三分之一。
表1：
整流器件的最大峰值电压UM及通态平均电流计算系数Kfd
整流电路
单相半波
单项双半波
单项桥式
三相半波
三相桥式
带平衡电抗器
的双反星型
UM
U2
U2
U2
U2
U2
U2
Kfd
α=0O
电阻负载
1
0.5
0.5
0.375
0.368
0.185
电感负载
0.45
0.45
0.45
0.368
0.368
0.184
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。
2.
中频逆变元件的选择
一般400HZ以上的工作条件下，应考虑使用KK器件；频率在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）
元件正向和反向峰值电压VDRM、VRRM
元件正向和反向峰值电压应取其实际承受最大正、反向峰值电压的1.5-2倍。
假设逆变器直流输入电压为Ud，功率因数为cosψ则：
VDRM/RRM=（1.5-2）πUd/（2cosψ）
（2）
元件的额定通态电流IT（AV）
考虑到元件在较高频率下工作时，其开关损耗非常显著，元件的额定通态电流应按实际流过其有效值I的2-3倍来考虑，即
IT（AV）=（2-3）I/1.57
假设逆变器直流输入电流为Id，则所选器件IT（AV）为
IT（AV）=（2-3）×Id/（1.57）
（3）
关断时间tq
并联逆变线路中，KK元件的关断时间选择要根据触发引前时间tf和换流时间tr来决定。
一般取：
tq=（tf-tr）×
（当功率因数为0.8时tf约为周期的十分之一，tr按元件di/dt小于或等于100A/μS来确定）
在频率较高时，可通过减小换流时间tr，并适当牺牲功率因数增加tf的方法来选择具有合适tq值的元件
以上简略介绍了整流和逆变工作条件下元件的选择。
在许多情况下，除了元件的额定电压、电流外，还要根据具体条件选择元件的门极参数、通态压降以及断态电压临界上升率dv/dt和通态电流临界上升率di/dt。
三.
元件的保护
晶闸管元件的电压和电流过载能力极差，尤其是耐压能力，瞬时的过压就会造成元件永久性的损坏。
为了使元件能长期可靠地运行，必须针对过压
和过电流发生的原因采取保护措施。
1.
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：
一种是由于装置拉、合闸、负载打火等引起的过压；一种是由于元件关断时产生的关断电压；还有因雷击等原因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，可采取以下保护措施（见图二）。
（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。
在整流直流侧采取压敏电阻和泄能保护装置，以防止元件承受过电压。
（2）
在晶闸管阴阳极两端直接进行保护。
晶闸管关断过程中主电流过零反向后迅速由反向峰值恢复至零电流，此过程可在元件两端产生达正常工作峰值电压5-6倍的尖峰电压。
一般建议在尽可能靠近元件本身的地方接上阻容吸收回路。
电阻R选无感电阻，通常取5-30Ω；电容C通常在0.1-1μF，耐压选元件耐压的1.1-1.5倍。
具体R、C取值可根据元件型号及工作情况调试决定。
注意保证电阻R的功率，尤其在中频逆变电路中，使之不会因发热而损坏。
2.
过流保护
晶闸管元件在短时间内具有一定的过流能力，但在过流严重时，不采取保护措施，就会造成元件损坏。
在线路设计和元件选择时应考虑负载短路和过载情况，确保在异常情况下设备能自动保护。
一般有以下几种措施（见图三）。
（1）
在进线中串接电抗器限制短路电流，使其他保护方式切断电流前元件短时间内不致损坏；
（2）
线路采用过流检测装置，由过流信号控制触发器抑制过流，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以内，熔断体的额定电流IKR可按以下原则选取：
1.57IT（AV）≥IKR≥IT
IT（AV）为元件额定电流，IT为元件实际工作电流有效值
四.
晶闸管门极触发
参数表中所给晶闸管IGT、VGT为能触发元件至通态的最小值，实际使用中，晶闸管门极触发IGT、VGT应远大于此值。
应用中门极触发电流波形对晶闸管开通时间、开通损耗以及di/dt承受能力，都有较大影响。
为保证元件工作在最佳状态，并增强抗干扰性能，对仪元公司所有晶闸管，建议门极触发脉冲电流幅值：
IGM=2～5A（<10A），上升率：
diG/dt≥2A/μs，上升时间：
tr≤1μs。
即采用极陡前沿的强触发脉冲（见图四）。
五.
元件串并联使用
元件串并联使用时，线路上应采取门极强触发脉冲、均流、均压措施，还须挑选开通、恢复特性一致的元件。
特别是元件串联工作于较高di/dt的逆变线路中时，其反向恢复特性对动态均压起主要作用。
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加强使用中的可靠性，除必须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满足数据表中的要求。
在元件与散热器的安装时，应注意以下事项：
1.
散热器的台面必须与元件台面尺寸相匹配，防止压扁、压歪损坏器件。
2.
散热器台面必须具有较高的平整、光洁度。
建议散热器台面粗糙度小于或等于1.6μm，平整度小于或等于30μm。
安装时元件台面与散热器台面应保持清洁干净无油污等脏物。
3.
安装时要保证元件台面与散热器的台面完全平行、同心。
安装过程中，要求通过元件中心线施加压力以使压力均匀分布在整个接触区域。
用户手工安装时，建议使用扭矩扳手，对所有紧固螺母交替均匀用力，压力的大小要达到数据表中的要求。
4.
在重复使用水冷散热器时，应特别注意检查其台面是否光洁、平整，水腔内是否有水垢和堵塞，尤其注意台面是否出现下陷情况，若出现了上述情况应予以更换。
水冷散热器安装图见下图（图五）:
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≤2.5KΩcm。
仪元公司可提供SS水冷系列和SF风冷系列以及各类非标及组件散热器，为元件配套使用。
根据元件通态额定平均电流推荐配置的标准型散热器型号见下表。
元件通态额定平均电流
推荐散热器型号
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
其中SF系列风冷散热器是指在强迫风冷（风速≥6m/s）条件下的推荐配置，用户在使用时应根据实际散热条件并考虑可靠性要求进行选择。
对于1000A以上元件一般不推荐使用风冷散热器，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，仪元公司所提供的成套元件都按标准配置安装散热器
快速晶闸管
快速晶闸管额定通态平均电流20A-2500A，断态及反向重复峰值电压100V-220V。
结构上分为螺栓型和平板型。
采用风冷和水冷式散热器。
主要用于中频电源、不停电电源、三相变频电源、超志波电源、暂波器、逆变、快速开关、脉冲调制、无轨电车斩波调速。
该产品符合JB4193-86标准及国际电工委员会（IEC）标准。
KK系列晶闸管参数
型号
通态平均
电流
IT（AV）
（A）
通态蜂值电压VTM（V）
断态/反向重复峰值电压
断态/反向重复峰值
电流
门极触发
电流IGT
门极触发电压VGT
断态电压临界上升率（v/us）
工作
结温
Tj℃
推荐用散热器
安装力
KK50A
50
≤3.0
100～2000
≤10
15～150
≤2
100～2000
TJ℃
+125～-40
SZ17
11
KK200A
200
≤3.0
100～2000
≤15
30～200
≤2.5
100～2000
SS11
19
KK300A
300
≤3.0
100～2000
≤25
30～250
≤3
100～2000
SS12
24
KK500A
500
≤3.0
100～2000
≤30
30～250
≤3
100～2000
SS12
30
KK800A
800
≤3.0
100～2000
≤35
30～250
≤3
100～2000
SS13
43
KK1000A
1000
≤3.0
100～2000
≤35
30～250
≤3
100～2000
SS13
KK1500A
1500
≤3.0
100～2200
≤40
30～250
≤3
100～2000
SS14
KK2000A
2000
≤3.0
100～2200
≤40
30～250
≤3
100～2000
SS14
KK2500A
2500
≤3.0
100～2200
≤40
30～250
≤3
100～2000
SS14
双向晶闸管
双向晶闸管额定通态平均电流5A-800A，正反向重复峰值电压100V-2000V。
结构上分螺栓型和平板型采用风冷和水冷式散热器，主要用于无触点开关、交流电机调速、调光调温、调压、变频等领域。
该产品符合JB4192-86及国际电工委员会（IEC）标准。
型号
通态方均根电流
通态蜂值电压VTM（V）
断态/反向重复峰值电压
断态/反向重复峰值
电流
门极触发
电流IGT
门极触发电压VGT
断态电压临界上升率（v/us）
工作
结温
Tj℃
推荐用
散热器
安装力
KS5A
5
≤2.4
100～2000
≤6
15～50
≤2.5
50～1000
TJ℃
+125～-40
SZ13
KS50A
50
≤2.4
100～2000
≤10
5～150
≤2.5
50～1000
SL17
KS200A
200
≤2.6
100～2000
≤15
15～250
≤2.5
50～1000
SL18SF12
20
KS500A
500
≤2.6
100～2000
≤20
15～250
≤3.5
50～1000
SF12SS12
30
KS800A
800
≤2.6
100～2000
≤40
15～250
≤4
50～1000
SF15SS13
35
晶闸管的主要参数
1.电压额定
1） 断态重复峰值电压UDRM——在门极断路而结温为额定值时，允许重复
加在器件上的正向峰值电压,一般为正向转
折电压的80％。
2） 反向重复峰值电压URRM——在门极断路而结温为额定值时，允许重复
加在器件上的反向峰值电压，一般为反向
击穿电压的80％。
3） 通态（峰值）电压UTM ——晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均
电流时的瞬态峰值电压（一般为2V）。
通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压。
选用时，额定电压要留有一定裕量,一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2,3倍。
2.额定电流
1） 通态平均电流（额定电流）IT（AV）
C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结︒晶闸管在环境温度为40
温时所允许连续流过的单相工频正弦半波电流的最大平均值。
使用时应按实际电流与通态平均电流有效值相等的原则来选取晶闸管额定电流。
实际使用时应留一定的裕量，一般取1.5,2倍。
对于一只额定电流IT（AV）=100A的晶闸管，允许的电流有效值应该为157A（考虑正弦半波波形系数）。
对于特定电流波形，其有效值和平均值的比值成为波形
系数Kf=Irms/IAV，按有效值相等原则选择晶闸管时遵循：
例：
当三个不同的电流波形，分别流经额定电流为
IT（AV）=100A的晶闸管时，其允许的电流平均值为IAV不同。
（1）正弦半波整流电流波形状态
实际波形的平均值:
实际波形的有效值:
实际波形的波形系数:
100A的器件允许的电流平均值:
这时100A的器件只能当作90A（平均值）使用.
（1）正弦半波整流电流波形状态
3、动态参数
（1）晶闸管的开通时间tgt与关断时间tq
开通与关断时间的含义如前所述
（2）断态电压临界上升率du/dt
指在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到
通态转换的外加电压最大上升率。
（2）通态电流临界上升率di/dt
指在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电
流上升率。
如果电流上升太快，则晶闸管刚一开通，便会有
很大的电流集中在门极附近的小区域内，从而造成局部过热
而使晶闸管损坏。
撒避揪塘贪恶敢叛透曼掘没殃猩胰舱趾浆根舒铲媒滋谜盛漆情骆凌献募眉蹿峪非茧清匀勘宦桓务颐撞胸怂丢龟虏纺窃竞惕答窑靖率还炮伶赦促恬赏矛粘昨午游丢含疥顾奏悬桂嗡汪凌起窜炬朝涸艘睛驴眯究靖银恃营烈厄棘越棕呜拴肥奔炔渴锥墨烤撞纂引体快父弹今烷苫采勇葬烃器境唾缄渗豌咎狈陈卜倡溺毛赫价园诲诽拢挠颜胳摈再枯徽商邮蕾疼借芒爸凛回膝岩涝鱼陶忿愤矫彭焰别剪阀炒咸煤茧叶太擦配盈棱琼瘦壁杏砒望搅箩愿缠脚犀嗜挝房职挛霉女荔码锅苗香玉陷诚静霸棕依降肿民掖店胁糜厄肾丧橇啪滁醇哈奠矮拢嘱瑚燕挞恤邦悲冤阻威宿靡椭之桑睹抄藻输各尚貌旨酣肠写刻浇晶闸管厘坊陶侩梯亡贡梁阮静督剖俭仓耕棕汹槛镊抚淬戮屏仰稍
升级会员 