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可控硅整流器_晶闸管_电流

神尊大人 2024-09-20 21:06:50 0

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§1.整流元件(晶闸管)

大略地说:整流器是把单相或三相正弦互换电流利过整流元件变成平稳的可调的单方向的直流电流。
实在现条件紧张是依赖整流管,晶闸管等元件通过整流来实现.除此之外整流器件还有很多,如:可关断晶闸管GTO,逆导晶闸管,双向晶闸管,整流模块,功率模块IGBT,SIT,MOSFET等等,这里只磋商晶闸管.

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晶闸管别号可控硅,常日人们都叫可控硅.是一种功率半导体器件,由于它效率高,掌握特性好,寿命长,体积小等优点,自上个世纪六十长代以来,得到了迅猛发展,并已形成了一门独立的学科.“晶闸管互换技能”。
晶闸管发展到本日,在工艺上已经非常成熟,品质更好,成品率大幅提高,并向高压大电流发展。
目前海内晶闸管最大额定电流可达5000A,国外更大。
我国的韶山电力机车上装载的都是我国自行研制的大功率晶闸管。

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(图片来自网络侵删)

晶闸管的运用:

一、可控整流

犹如二极管整流一样,可以把互换整流为直流,并且在互换电压不变的情形下,方便地掌握直流输出电压的大小即可控整流,实现互换——可变直流

二、互换调压与调功

利用晶闸管的开关特性代替老式的打仗调压器、感应调压器和饱和电抗器调压。
为了肃清晶闸管互换调压产生的高次谐波,涌现了一种过零触发,实现负载互换功率的无级调节即晶闸管调功器。
互换——可变互换。

三、逆变与变频

直流输电:将三相高压互换整流为高压直流,由高压直流远间隔运送以减少损耗,增加电力网的稳定,然后由逆变器将直流高压逆变为50HZ三相交流。
直流——互换

中频加热和互换电动机的变频调速、串激调速等变频,互换——频率可变互换

四、斩波调压(脉冲调压)

斩波调压是直流——可变直流之间的变换,用在城市电车、电气机车、电瓶搬运车、铲车(叉车)、电气汽车等,高频电源用于电火花加工。

五、无触点功率静态开关(固态开关)

作为功率开关元件,代替打仗器、继电器用于开关频率很高的场合

晶闸管导通条件:

晶闸管加上正旭日极电压后,门极加上适当正向门极电压,使晶闸管导通过程称为触发。
晶闸管一旦触发导通后,门极就对它失落去掌握浸染,常日在门极上只要加上一个正向脉冲电压即可,称为触发电压。
门极在一定条件下可以触发晶闸管导通,但无法使其关断。
要使导通的晶闸管规复阻断,可降落阳极电压,或增大负载电阻,使流过晶闸管的阳极电流减小至坚持电流(IH)(当门极断开时,晶闸管从较大的通态电流降至刚好能保持晶闸管导通所需的最小阳极电流叫坚持电流),电流会溘然降到零,之后再提高电压或减小负载电阻,电流不会再增大,解释晶闸管已规复阻断。

根据晶闸管阳极伏安特性,可以总结出:

1.门极断开时,晶闸管的正向泄电流比一样平常硅二极管反向泄电流大,且随着管子正旭日极电压升高而增大。
当阳极电压升到足够大时,会使晶闸管导通,称为正向迁移转变或“硬开通”。
多次硬开通会破坏管子。

2.晶闸管加上正旭日极电压后,还必须加上触发电压,并产生足够的触发电流,才能使晶闸管从阻断转为导通。
触发电流不足时,管子不会导通,但此时正向泄电流随着增大而显著增大。
晶闸管只能稳定事情在关断和导通两个状态,没有中间状态,具有双稳开关特性。
是一种空想的无触点功率开关元件。

3.晶闸管一旦触发导通,门极完备失落去掌握浸染。
要关断晶闸管,必须使阳极电流<坚持电流,对付电阻负载,只要使管子阳极电压降为零即可。
为了担保晶闸管可靠迅速关断,常日在管子阳极电压互降为零后,加上一定韶光的反向电压。

晶闸管紧张特性参数

1.正反向重复峰值电压——额定电压(VDRM 、 VRRM取其小者)

2.额定通态均匀电流IT(AV)——额定电流(正弦半波均匀值)

3.门极触发电流IGT,门极触发电压UGT, (受温度变革)

4.通态均匀电压UT(AV)即管压降

5.坚持电流IH与掣住电流IL

6.开通与关断韶光

晶闸管合格证基本参数

IT(AV)= A(TC=℃)------通态均匀电流

VTM= V -----------通态峰值电压

VDRM = V -------------断态正向重复峰值电压

IDRM= mA -------------断态重复峰值电流

VRRM= V -------------反向重复峰值电压

IRRM = mA ------------反向重复峰值电流

IGT = mA ------------门极触发电流

VGT= V ------------门极触发电压

实行标准:QB-02-09

晶闸管的选择:

晶闸管的过载能力差,根据实际最大电流还要乘以1.5~3倍,即电流裕量。
常日按均匀电流IT(AV)选取,额定电流的有效值ITe(即均方根值)为均匀电流的1.57倍。

波形系数Kf=Ite/IT(AV)=1.57

额定电压应取实际事情时的可能最大电压2~3倍,即电压裕量。

同时还要加上必要的保护方法。

门极触发电流:几十个mA~几百mA,离开这个范围可能误触发或难触发

门极触发电压:3V旁边

台面有凹台和凸台之分,散热器与此有关

§2.主电路型式及多相整流

一.单相

1. 单相半波可控整流电路

2. 单相全波可控整流电路(双半波)

3. 单相半控桥式可控整流电路

4. 单相桥式可控整流电路

二.三相

1. 三相半波可控整流电路

2. 三相桥式全控整流电路

3. 三相桥式半控整流电路

4. 三相全控桥式同相逆并联整流电路

5. 双反星形带平衡电抗器可控整流电路

6. 双反星形带平衡电抗器全电路同相逆并联可控整流Δ/Y┻Y+ Y┻Y

三.多相整流

多相整流可以大幅降落高次谐波电流,减少对电网的污染。

不论是三相桥式还是双反星形电路都可以组成多相整流。
如12、24、36、48脉波,即在一个互换周波中直流脉动次数。
一样平常来说,24脉波以上变压器构造相对较繁芜,整变阀侧出线铜排较多,这样带来了一些其它困难。
大容量机组可以用多台整流机组,通过移相相位差及并联运行来实现多相整流。

§3.保护

可控硅本身在选择时就已准备了很大的电流电压裕量。
为了使整流器可靠的事情,还必须加上各种保护。
过流,限流,过压,快熔断,元件破坏,水压非常,水温高,缺相,欠岔路支路,桥臂过热,防雷击,掌握电途经流过压失落控等;整变轻重瓦斯,油温非常。

1.晶闸管关断过电压(换流过电压、空穴积蓄效应过电压)及保护

晶闸管从导通到阻断,线路电感(紧张是变压器漏感LB)开释能量产生过电压。
由于晶闸管在导通期间,载流子充满元件内部,在关断过程中,管子在反向浸染下,正向电流低落到零时,元件内部残余着载流子。
这些载流子在反向电压浸染下瞬时涌现较大的反向电流,使残余的载流子迅速消逝,这时反向电流减小即diG/dt极大,产生的感应电势很大,这个电势与电源串联,反向加在已规复阻断的元件上,可导致晶闸管反向击穿。
这便是关断过电压(换相过电压)。
数值可达事情电压的5~6倍。
保护方法:在晶闸管两端并接阻容接管电路。

2.互换侧过电压及其保护

由于互换侧电路在接通或断开时涌现暂态过程,会产生操作过电压。
高压合闸的瞬间,由于初次级之间存在分布电容,低级高压经电容耦合到次级,涌现瞬时过电压。
方法:在三相变压器次级星形中点与地之间并联适当电容,就可以显著减小这种过电压。
与整流器并联的其它负载割断时,因电源回路电感产生感应电势的过电压。
变压器空载且电源电压过零时,低级拉闸,因变压器激磁电流的突变,在次级感生出很高的瞬时电压,这种电压尖峰值可达事情电压的6倍以上。
互换电网遭雷击或电网侵入滋扰过电压,即偶发性浪涌电压,都必须加阻容接管路进行保护。

3.直流侧过电压及保护

当负载断开时或快熔断时,储存在变压器中的磁场能量会产生过电压,显然在互换侧阻容接管保护电路可以抑制这种过电压,但由于变压器过载时储存的能量比空载时要大,还不能完备肃清。
方法:能常采取压敏接管进行保护。

4.过电流保护

一样平常加快速熔断器进行保护,实际上它不能保护可控硅,而是保护变压器线圈。

5.电压、电流上升率的限定

§4.均流与晶闸管选择

均流不好,很随意马虎烧坏元件。
为理解决均流问题,过去加均流电抗器,噪声很大,效果也不好,一只一只进行比拟,拧螺丝松紧,很盲目,效果差,噪音大,耗能。
我们采取的办法是:用打算机程序软件进行动态参数筛选匹配、编号,装置时按其号码顺序装置,很间单。
每一只元件上都刻有字,以便下改换时参考。
这样能使均流系数可达到0.85以上。
为了减少并联,选用大元件。
这样可以进一步提高均流度,并减小损耗,由于每一只元件都存在一个 压降, 这也是整流器的紧张损耗。

§5.触发掌握电路

目前,可控硅触发电路有很多:仿照IC集成触发电路,个中有国产IC KJ004(KJ009); 入口IC有TCA785 ,787电路;数字触发(一种逻辑芯片)仿照掌握,可同步锁相;单片机触发掌握电路也越来越广泛运用,都可PI调节。
都能知足可控硅的触发哀求。

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