晶闸管（可控硅)应用具体简介一.参数阐明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,容许元件流过的最大正弦半波电流平均值ITＡＶ（IFＡＶ）相应元件额定有效值ＩRMS=1.5７ IＴAV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不小于规定值,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反复值其相应不反复测试值为反复值的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反复值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)根据工作频率选用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．元件的选择对的地选择晶闸管、整流管等电力电子器件对保证整机设备的可靠性及减少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阐明 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重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多种整流线路相应的UM值见表１2)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，其相应的有效值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后才干等于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＊IｄＫfd为计算系数。
对于控制角α=0O时,多种整流电路下的Kfd值见表1选择元件IＴ(AV)值还应考虑元件散热方式一般状况下风冷比水冷相似元件的额定电流值要低；自然冷却状况下，元件的额定电流要降为原则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UMＵ2U2U2U2U2Ｕ2Kfd α＝0O电阻负载1０.50.50.3７5０.３6８0．１85电感负载0．45０.４50．４５0.368０.3680．184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器件这里重要简介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,其开关损耗非常明显，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不不小于或等于１00A/μS来拟定) 在频率较高时，可通过减小换流时间tｒ，并合适牺牲功率因数增长tf的措施来选择具有合适tq值的元件 以上简略简介了整流和逆变工作条件下元件的选择在许多状况下,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，特别是耐压能力,瞬时的过压就会导致元件永久性的损坏为了使元件能长期可靠地运营，必须针对过压 和过电流发生的因素采用保护措施1．过压保护 晶闸管工作过程中也许承受的过压重要有如下几种：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；尚有因雷击等因素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，可采用如下保护措施(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用压敏电阻和泄能保护装置，以避免元件承受过电压。
(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量接近元件自身的地方接上阻容吸取回路电阻Ｒ选无感电阻,一般取5-30Ω;电容C一般在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，不采用保护措施，就会导致元件损坏路设计和元件选择时应考虑负载短路和过载状况，保证在异常状况下设备能自动保护一般有如下几种措施(见图三) (1）在进线中串接电抗器限制短路电流,使其她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克制过流,或接入过流继电器３)安装迅速熔断器迅速熔断器的动作时间规定在10ｍs以内，熔断体的额定电流IＫR可按如下原则选用： 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应远不小于此值。
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，均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,线路上应采用门极强触发脉冲、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重要作用六．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，为了使元件充足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对的地安装只有对的地安装散热器才干保证其与元件芯片间的热阻Rｊ-hs满足数据表中的规定 在元件与散热器的安装时，应注意如下事项:１.散热器的台面必须与元件台面尺寸相匹配，避免压扁、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不不小于或等于1.6μm,平整度不不小于或等于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，规定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顾客手工安装时，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规定4．在反复使用水冷散热器时,应特别注意检查其台面与否光洁、平整，水腔内与否有水垢和堵塞,特别注意台面与否浮现下陷状况,若浮现了上述状况应予以更换 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，一般规定风速不低于６ｍ／s;水冷方式规定水冷散热器水流量不不不小于4×１03 mｌ/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备的原则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 SS11SF1２300Ａ SS12ＳF13400A SF1３、SF14500A－60０A SＳ1２、SS13ＳF15８0０A ＳS13ＳF1６1000A SS１４SF171000Ａ-3000Ａ SS14 其中ＳＦ系列风冷散热器是指在逼迫风冷(风速≥6m/ｓ)条件下的推荐配备,顾客在使用时应根据实际散热条件并考虑可靠性规定进行选择。
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 顾客未作特别规定期，仪元公司所提供的成套元件都按原则配备安装散热器。