SCR的容量di／dt及耐量du／dt分析与抑制

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2002年第4期青岛远洋船员学院学报VOL．2：3NO．4SCR的容量di／d及耐量du／d分析与抑制张桂臣(青岛远洋船员学院机电系)提要SCR在导通和关断的瞬间，存在dI／d，容量和d／d，耐量动态特性的限制，本文分析了SCR特性参数与电路参数的关系，根据SCR的动态特性，采取了抑制SCR的di／d和d／d的措施，防止SCR过电流和过电压击穿，提高SCR变流装置的可靠性。关键词d／d容量d／d耐量浪涌吸收器换流超前角换流余度角81SCR导通特性SCR的开通先发生在靠近门极的阴极区域内，即所谓“局部导通”，然后才是

2、“局部导通区”横向扩展到整个阴极面的全面导通，这就是导通的扩展过程。2SCR关断特性由于导通时的电荷存储效应，当施加反向偏压(强迫关断)后，存储载流子在反向电场的作用下以反向电流形式从SCR体内流出，这部分电流就是反向恢复电流I，当I达到最大值后，开始急剧下降，然后缓慢地趋于稳定的反向漏电流值。在换流电路上，当反向恢复电流下降率达到相当大的值时，将有一个迅速变化的电流通过换流电路的电感，在其两端产生很大的反电动势，这个异常电压周期地加在SCR的反向，将引起SCR的损坏。所以，必须采用浪涌电压吸收电路(SCR与RC并联)。3dI／d容量当SCR加上门极信号后，SC

3、R只能先在靠近门极的阴极内边缘的局部区域导通，然后以0．03～0．1mm／p~s的速度经过几至几十微秒的时间扩展到全面积导通。因此，如果在比扩展时间更短的时间内，通过SCR的电流增长到很大的值，那么，由于导通区还来不及扩展，电流都集中在门极附近很小的一部分区域内，致使这部分导通区域的电流密度很大，局部导通区强烈发热，甚至烧坏器件。因此，对每一个SCR来说，都有一个承受电流上升率的能力，这就是SCR的di／d容量。它表示SCR开通瞬间对阳极电流上升速率的允许极限。若电路中的d。／d值超过SCR所能承受的di／d极限值，则SCR就会发生di／d击穿。4di／d的抑制

4、采用前沿陡峻、幅值很高的门极强触发脉冲可以增大初始导通面积，对改善SCR的·27·维普资讯http://www.cqvip.com2002年第4期青岛远洋船员学院学报VOL．23NO．4di／d。容量有效。SCR导通初始瞬间，在晶闸管的阳极一阴极间电压还没有达到稳定的通态电压值的情况下，有相当大的电流流过，由此产生的开通损耗对器件有损坏的可能。导通初期的电流还包含为抑制d／d与晶闸管并联的RC滤波器(浪涌电压保护电路)的放电电流，也就是说在SCR开通瞬间，RC中存储的能量立刻通过SCR泄放，c的放电电流将产生很高的di／d。值叠加在按标准规定的额定通态电流上升率

5、d／d。之上。为此，应增大与c串联的电阻R值来降低放电电流的峰值，但R值太大会降低对过电压的吸收效果。采用与SCR串联饱和电抗器的方法，抑制电流的上升速率，让电流上升得慢一点，待导通区扩展得较宽之后，大电流才通过，这样就不会发生电流集中。产生的d．／d。根据变流装置的种类及各自回路构成方法的不同而不同。基本上导通时流人晶闸管的主电流是主电源提供的电流和与晶闸管并联的RC滤波器的放电电流的叠加。在整流装置上，由主电源提供的电流的dI／d。用变压器的电抗抑制，否则，要设置阳极电抗器抑制di／d．。触发前，阳极一阴极间电压最大，导通角0【=90。是最苛刻的条件。为了抑

6、制与晶闸管并联的RC放电电流，采用与快速放电二极管组合的放电阻止型RC滤波器；它能对晶闸管的阳极一阴极间电压进行整流，对电容充电；当晶闸管触发导通时，电容电荷通过二极管放电而受阻，只通过放电电阻放电，所以减轻了晶闸管的di／d。负担。在晶闸管并联运行的情况下，由于各晶闸管触发延迟时间的偏差，RC滤波器及主回路的电流集中在首先触发导通的晶闸管上。因此对于大容量装置，在晶闸管的阳极侧接人空心或饱和电抗器抑制电流集中现象。对于迟触发的晶闸管，空心电抗器有缓和电流上升率的作用，而饱和电抗器可以在晶闸管未完全导通前，避免导通电流的集中。并联连接时，同时触发的晶闸管个数愈少

7、，先触发晶闸管的负担愈大，因此同时触发是极其重要的。如果，门极电流的上升速度愈高或幅值愈大，则晶闸管的延迟时间愈短，且各晶闸管延迟时间的偏差亦减小。通常施加上升速率达1～2A／~s、峰值为l0倍静态触发电流的门极触发电流最好。5d／d，耐量当门极开路，阳极一阴极间施加迅速上升的电压时，SCR有可能在比它的正向转折电压低得多的电压下导通。所以，对每个SCR，有一个承受d／d1的能力，这就是SCR的d／d。耐量，表示SCR承受阳极电压上升速率的极限值。如果电路上的d／d，值超过SCR所允许的d／d极限值，则SCR就会误导通而失去阻断能力。由d／d，引起的误导通虽然不

8、会直接损坏器件，但误导通