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晶闸管模块选择参数时的依据

点击次数:   更新时间:18/07/29 09:22:07     来源:www.qitedianzi.com关闭分    享:
  晶闸管模块在电力电子领域中是相当是受欢迎,也被称为可控硅,是硅整流装置中非常重要的器件,晶闸管模块参数的选择是否适合直接影响着设备运动的性能,选择适合的晶闸管可以提高设备的可靠性和使用寿命,下面小编为你分享晶闸管模块的参数应如何选择。
  在一般情况下,装置生产厂图纸提供的可控硅的参数主要两项:即额定电流(A)和额定电压(V),使用部门提出的器件参数要求也只是这两项,在变频装置上的快速或中频可控硅多一个换向关断时间(tg)参数,在一般情况下也是可以的。但是从提高设备运行性能和使用寿命的角度出发,我们在选用晶闸管模块时可根据设备的特点对晶闸管的某一些参数也作一些挑选。根据晶闸管模块的静态特性,对晶闸管模块参数的选择提出如下几点讨论。
  1.选择正反向电压
  晶闸管模块在门极无信号,控制电流Ig为0时,在阳(A)一一阴(K)极之间加(J2)处于反向偏置,所以,器件呈高阻抗状态,称为正向阻断状态,若增大UAK而达到一定值VBO,可控硅由阻断突然转为导通,这个VBO值称为正向转折电压,这种导通是非正常导通,会减短器件的寿命。所以必须选择足够正向重复阻断峰值电压(VDRM)。在阳一一阴极之间加上反向电压时,(J1和J3)处于反向偏置,呈阻断状态。当加大反向电压达到一定值VRB时晶闸管模块的反向从阻断突然转变为导通状态,此时是反向击穿,器件会被损坏。而且VBO和VRB值随电压的重复施加而变小。在感性负载的情况下,如磁选设备的整流装置。在关断的时候会产生很高的电压(∈=-Ldi/dt),如果电路上未有良好的吸收回路,此电压将会损坏可控硅器件。因此,器件也必须有足够的反向耐压VRRM.
  晶闸管模块在变流器(如电机车)中工作时,必须能够以电源频率重复地经受一定的过电压而不影响其工作,所以正反向峰值电压参数VDRM、VRRM应保证在正常使用电压峰值的2-3倍以上,考虑到一些可能会出现的浪涌电压因素,在选择代用参数的时候,只能向高一档的参数选取。
  晶闸管模块
  2.选择额定工作电流参数
  晶闸管模块的额定电流是在一定条件的较大通态平均电流IT,即在环境温度为+40℃和规定冷却条件,器件在阻性负载的单相工频正弦半波,导通角不少于l70℃的电路中,当稳定的额定结温时所允许的较大通态平均电流。而一般变流器工作时,各臂的晶闸管模块有不均流因素。可控硅在多数的情况也不可能在170℃导通角上工作,通常是少于这一角度。这样就必须选用晶闸管模块的额定电流稍大一些,一般应为其正常电流平均值的1.5-2.0倍。
  3 选择门极(控制级)参数
  晶闸管模块门极施加控制信号使它由阻断变成导通需经历一段时间,这段时问称开通时间tgt,它是由延迟时间td和上升时间tx组成,tr是从门极电流脉冲前沿的某一规定起(比如门极电流上升到终值的90%时起)到通态阳极电流IA达到终值的10%那瞬为止的时间隔,tr是阳极电流从l0%上升到90%所经历的时间。可见开通时间tgt与可控硅门极的可触发电压、电流有关,与晶闸管模块结温,开通前阳极电压、开通后阳极电流有关,普通晶闸管模块的tgt10μs以下。在外电路回路电感较大时可达几十甚至几百μs以上(阳极电流的上升慢)。在选用可控硅时,特别是在有串并联使用时,应尽量选择门极触发特征接近的可控硅用在同一设备上,特别是用在同一臂的串或并联位置上。这样可以提高设备运行的可靠性和使用寿命。如果触发特性相差太大的可控硅在串联运行时将引起正向电压无法平均分配,使tgt较长的可控硅管受损,并联运行时tgt较短的可控硅管将分配更大的电流而受损,这对可控硅器件是不利的。所以同一臂上串或并联的可控硅触发电压、触发电流要尽量一致,也就是配对使用。
  在不允许晶闸管模块有受干扰而误导通的设备中,如电机调速等,可选择门极触发电压、电流稍大一些的管子(如可触发电压VGT>2V,可触发电流IGT:>150mA)以保证不出现误导通,在触发脉冲功率强的电路中也可选择触发电压、电流稍大一点的管。在磁选矿设备中,特别是旧的窄脉冲触发电路中,可选择一些VG、IG低一些的管子,如VGT<1.5V、IGT在≤100mA以下。可减少触发不通而出现缺相运行。
  4.选择关断时间(tg)
  晶闸管模块在阳极电流减少为0以后,如果马上就加上正向阳极电压,即使无门极信号,它也会再次导通,假如在再次加上正向阳极电压之前使器件承受一定时间的反向偏置电压,也不会误导通,这说明晶闸管模块关断后需要一定的时间恢复其阻断能力。从电流过O到器件能阻断重加正向电压的瞬间为止的最小时闻间隔是晶闸管模块的关断时间tg,由反向恢复时间t和门极恢复时间t构成,普通可控硅的tg约150-200μs,通常能满足一般工频下变流器的使用,但在大感性负载的情况下可作一些选择。在中频逆转应用,如中频装置、电机车斩波器,变频调速等情况中使用,一定要对关断时间参数作选择,一般快速晶闸管模块(即kk型晶闸管)的关断时间在10-50μs,其工作频率可达到1K-4KHZ;中速晶闸管模块(即KPK型晶闸管)的关断时间在60-100μs,其工作频率可达几百至lKHZ,即电机车的变频频率。
  5 选择电压上升率(dμ/dt)和电流上升率(di/dt)
  当晶闸管模块在阻断状态下,如在它的两端加一正向电压,即使所加电压值未达到其正向较大值断峰值电压VDRM,但
  只要所加的电压的上升率超过一定值,器件就会转为导通,这是PN结的电容引起充电,起到了触发作用,式使晶闸管模块误导通。不同规格的晶闸管模块都规定了不同的dμ/dt值,选用时应加以注意,选择足够的dμ/dt的可控硅管。一般500A的可控硅dμ/dt在100-200V/μs.电机车工作频率在几百HZ以内选用KK或KPK晶闸管应选用dμ/dt200-1000V/μs之间。
  当门极加入触发脉冲后,可控硅首先在门极附近的小区域内导通。再逐渐扩大,直至全部结面导通,因此如在刚导通时阳极电流上升太快,即可能使PN结的局部烧坏。所以对晶闸管模块的电流上升率应作一定的选择,器件通态电流上升率(di/dt)应能满足电路的要求。普通的晶闸管模块(500A)的di/dt在50一300A/μs,在工频条件下,如磁选机di/dt在50A/μs以下就可以满足使用;在变频条件下。如电机车di/dt必须在100A/μs以上。当阳极电压高而且在峰值时触发的情况下对dμ/dt和di/dt的要求都比较高,除了应使设备避免在这种状态下运行外,对晶闸管模块的dμ/dt和di/dt同时也要选择使用,选高一点参数的使用,另外开通时直接接有大电容容量回路时,也必须选用较大di/dt的晶闸管模块。
  综上所述,在选择晶闸管模块参数的时候应根据不同的场合,线路和负载的状态而对一些特定的参数多给予选择的考虑,方可使设备运行更良好,更可靠和寿命更长。
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