何晓平晶闸管在高压软起动中的选型及应用

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1、晶闸管在高压软起动中的选型及应用Thyristorinhighvoltagesoftstarteroftheselectionandapplication哈尔滨九洲电气股份有限公司何晓平HeXiaoping【摘要】本文详细介绍了晶闸管的在高压软起动器中的工作原理、选型及其保护。【关键词】晶闸管、电压、电流Abstrakt:Thispaperintroducesthethyristorinhighvoltagesoftsrarterintheworkingprinciple,selectionanditsprotection.Keywords:th

2、yristor、voltage、current1引言随着电力电子技术的飞速发展，晶闸管软起动装置应运而生。三相异步电动机的起停技术发生了划时代的变化。晶闸管软起动产品问世不过30年左右的时间，而其主要性能却大大优于磁控软起动、液阻软起动等传统软起动方式。它的体积小，结构紧凑，几乎免维护，功能齐全，起动重复性好，保护周全，目前已成为软起动领域中佼佼者。2 晶闸管简介晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；1957年美国通用电器公司开发出世界上第一晶闸管产品，并于1958年使其商业化；晶闸管是PNPN

3、四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极；晶闸管工作条件为：加正向电压且门极有触发电流。8其派生器件有：快速晶闸管，双向晶闸管，逆导晶闸管，光控晶闸管等。它是一种大功率开关型半导体器件，在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示（旧标准中用字母“SCR”表示）。晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。3晶闸管参数说明为了正确地选择和使用晶闸管，对其主要参数应有所了解才能正确地选型。晶闸管的主要参数有：（1）断态重复峰值电压UDRM是指

4、晶闸管在正向阻断时，允许加在A、K（如图1所示，A是晶闸管的阳极，B是晶闸管的阴极，G是晶闸管的门极。）极间最大的峰值电压。此电压约为不重复峰值电压UDSM的90%。图1晶闸管的符号（2）反向重复峰值电压URRM在控制极断路时，允许重复加在晶闸管上的反向峰值电压，称为反向阻断峰值电压。此电压约为不重复峰值电压URSM的90%。UDRM和URRM在数值上一般相近，统称为晶闸管的阻断峰值电压。通常把其中较小的那个数值作为该型号器件上的额定电压值。由于瞬时过电压也会使晶闸管损坏，因此晶闸管的额定电压应选为正常工作峰值电压的2～3倍，以确保安全。8（3）

5、额定正向平均电流IF在规定的标准散热条件和环境温度（40°C）下，晶闸管的阳极和阴极间允许连续通过的工频正弦半波电流的平均值，称为额定正向平均电流。由于晶闸管的过载能力小，选用晶闸管的额定正向平均电流时，至少应大于正常工作平均电流的1.5～2倍，以留有一定的余地。（4）维持电流IH在室温下，控制极开路时，维持晶闸管继续导通所必须的最小电流，称为维持电流。当正向电流小于IH值时，晶闸管就自行关断。IH值一般为几十至一百多毫安。（5）控制极触发电压VG、触发电流IG在室温下，阳极加正向电压为直流6V时，使晶闸管由阻断变为导通所需要的最小控制极电压和电

6、流，称为控制极触发电压和触发电流。VG一般为3.5～5V，IG约为几十至几百毫安。实际应用时，加到控制极的触发电压和触发电流应比额定值稍微大点，以保证可靠触发。（6）电压上升率 dv/dt   晶闸管阻断时 其阴阳极之间相当于一个结电容 当突加阳极电压时会产生充电电容电流， 此电流可能导致晶闸管误导通， 因此 对管子的最大正向电压上升率必须加以限制， 一般采用阻容吸收元件并联在晶闸管两端的办法加以限制。（7） 电流上升率 di/dt   晶闸管开通时 电流是从靠近门极区的阴极开始导通然后逐渐扩展到整个阴极区直至全部导通,这个过程需要一定的时间， 

7、如阳极电流上升太快， 使电流来不及扩展到整个管子的 PN结面， 造成门极附近的阴极因电流密度过大， 发热过于集中 PN 结，结温会很快超过额定结温而烧毁 晶闸管，故必须限定晶闸管的电流上升临界值 di/dt ，一般在桥臂中串入电感或铁淦氧磁环 。4晶闸管工作条件8由于晶闸管只有导通和关断两种工作状态,所以它具有开关特性,这种特性需要一定的条件才能转化,此条件如表1所示。表1晶闸管工作条件状态条件说明从关断到导通（1）阳极电位高于阴极电位（2）门极有足够的正向电压和电流两者缺一不可维持导通（1）阳极电位高于阴极电位（2）阳极电流大于维持电流两者缺一

8、不可从导通到关断（1）阳极电位低于阴极电位（2）阳极电流小于维持电流任一条件即可5晶闸管在高压软起动中的应用随着国民经济的高速发展，高压