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第三章第三章 晶闸管晶闸管§3.1 §3.1 普通晶闸管普通晶闸管 Thyristor 硅可控整流器，可控硅，硅可控整流器，可控硅，SCR一、结构：四层一、结构：四层PNPN结构，三端器件结构，三端器件符号符号正向阻断：正向阻断：A—K接正电压，接正电压， J2反偏，漏电流很小反偏，漏电流很小反向阻断：反向阻断：A—K接负电压，接负电压， J1，，J3反偏，漏电流很小反偏，漏电流很小等效电路：由等效电路：由PNP和和NPN两个晶体管互联，内部正反馈连接两个晶体管互联，内部正反馈连接正反馈过程正反馈过程令：两个晶体管共基极电流放大数令：两个晶体管共基极电流放大数 α1 、、α2 J2结反向漏电流为结反向漏电流为IC0则：则：共基极电流放大系数共基极电流放大系数α1 、、α2 与发射极电流变化关系：与发射极电流变化关系：①I①IG G=0=0时，时， α1 、、α2 约为约为0，， IA≈ IC0，晶闸管正向阻断晶闸管正向阻断②I②IG G>0>0时，时， α1 、、α2 随射极电流随射极电流 增大而上升，当增大而上升，当α1 +α2 ≈1时，时， IA迅速增大，正向导通。

迅速增大，正向导通 *此时，即使再为此时，即使再为0，晶闸管仍继续导通，晶闸管仍继续导通——半控型器件半控型器件1．晶闸管导通的几种情况：．晶闸管导通的几种情况：①①门极触发：Ａ－Ｋ极之间加正向电压；Ｇ－Ｋ极间加正向电压门极触发：Ａ－Ｋ极之间加正向电压；Ｇ－Ｋ极间加正向电压　　　　　　和电流　　　　　　和电流——通用方法通用方法②②阳极电压作用：阳极电压上升到相当数值时，阳极电压作用：阳极电压上升到相当数值时，J3结击穿，结击穿，IB2 增大，由正反馈作用导致导通增大，由正反馈作用导致导通——会引起局部过会引起局部过 热，易击穿，不易控制热，易击穿，不易控制③③du/dt作用：阳极电压上升速率快，作用：阳极电压上升速率快， J3结电容结电容C产生位移电流产生位移电流 导致射极电流增大，引起导通导致射极电流增大，引起导通 ——控制困难，过大的控制困难，过大的du/dt会损坏管子会损坏管子。

④④温度作用：结温增高，漏电流增大，引起导通温度作用：结温增高，漏电流增大，引起导通⑤⑤光触发：光照射下，产生电子空穴对，形成触发电流光触发：光照射下，产生电子空穴对，形成触发电流 ——光触发晶闸管光触发晶闸管⑤⑤光触发：光照射下，产生电子空穴对，形成触发电流光触发：光照射下，产生电子空穴对，形成触发电流 ——光触发晶闸管光触发晶闸管1．晶闸管导通的几种情况：．晶闸管导通的几种情况：①①门极触发：Ａ－Ｋ极之间加正向电压；Ｇ－Ｋ极间加正向门极触发：Ａ－Ｋ极之间加正向电压；Ｇ－Ｋ极间加正向 电压和电流电压和电流——通用方法通用方法②②阳极电压作用：阳极电压上升到相当数值时，阳极电压作用：阳极电压上升到相当数值时，J3结击穿，结击穿， IB2增大，由正反馈作用导致导通增大，由正反馈作用导致导通 ——会引起局部过热，易击穿，不易控制会引起局部过热，易击穿，不易控制。

③③du/dt作用：阳极电压上升速率快，作用：阳极电压上升速率快， J3结电容结电容C产生位移电流产生位移电流 导致射极电流增大，引起导通导致射极电流增大，引起导通 ——控制困难，过大的控制困难，过大的du/dt会损坏管子会损坏管子 ④④温度作用：结温增高，漏电流增大，引起导通温度作用：结温增高，漏电流增大，引起导通2．关断条件：阳极电压减小．关断条件：阳极电压减小/反向，使阳极电流减小到维持电流反向，使阳极电流减小到维持电流 以下，以下，IA

结温上升，影响正常工作，甚至会烧坏门极②②触发电压、电流应大于触发电压、电流应大于VGT和和IGT，方可保证正常触发方可保证正常触发③③不触发时，触发电路输出电压应低于门极不触发电压不触发时，触发电路输出电压应低于门极不触发电压VGD （（0.2V）；为提高抗干扰能力，避免误触发，必要时可加负）；为提高抗干扰能力，避免误触发，必要时可加负 偏压（偏压（1—3V；不大于；不大于5V），负偏压过大，会使器件触发灵），负偏压过大，会使器件触发灵 敏度下降，不利于快速导通，同时门极损耗增大敏度下降，不利于快速导通，同时门极损耗增大 三、动态特性：三、动态特性：P(功耗）功耗）iAIA0.9IA0.1IA000UAKtdtrtstontrrtGrtoff开通损耗开通损耗通态损耗通态损耗关断损耗关断损耗断态损耗断态损耗td: 延迟时间延迟时间tr: 上升时间上升时间（局部导通（局部导通)ts: 扩展时间扩展时间（全导通）（全导通）trr: 反向恢复时间反向恢复时间 非平衡少子耗散时间非平衡少子耗散时间tGr: 门极恢复时间门极恢复时间 正向阻断恢复时间正向阻断恢复时间①①开通时间：开通时间：ton = td + tr 普通普通SCR，，td为：为：0.5—1.5us；；tr 为：为：0.5—3us；； IG越大，越大，ton越小。

越小②②关断时间：关断时间：toff = trr + tGr ；一般为几百；一般为几百us说明：说明：1．开通时间．开通时间ton随门极电流增大而减小；阳极电压提高，可使随门极电流增大而减小；阳极电压提高，可使内部正反馈加速，上升时间、延迟时间显著缩短内部正反馈加速，上升时间、延迟时间显著缩短2．正向电流越大，关断时间．正向电流越大，关断时间toff越长；外加反向电压越高，反越长；外加反向电压越高，反向电流越大，关断时间可缩短；结温越高，关断时间越长向电流越大，关断时间可缩短；结温越高，关断时间越长3．关断时，过早施加正向电压，会引起误导通．关断时，过早施加正向电压，会引起误导通 三、参数三、参数（一）电压参数（一）电压参数 1．断态不重复峰值电压．断态不重复峰值电压VDSM 门极开路，加在门极开路，加在SCRSCR阳极正向电压上升到正向伏安特性曲线阳极正向电压上升到正向伏安特性曲线急剧弯曲处所对应的电压值不能重复，每次持续时间不大于急剧弯曲处所对应的电压值不能重复，每次持续时间不大于10ms10ms的脉冲电压转折电压，小于的脉冲电压转折电压，小于V VBOBO) )２．断态重复峰值电压２．断态重复峰值电压VDRM 门极开路，额定结温下，允许门极开路，额定结温下，允许5050次次/s/s，持续时间不大于，持续时间不大于10ms10ms，重复施加在阳极上的正向最大脉冲电压。

重复施加在阳极上的正向最大脉冲电压 VDRM ≈ 90% VDSM３．反向不重复峰值电压３．反向不重复峰值电压VRSM 门极开路，加在门极开路，加在SCRSCR阳极反向电压上升到反向伏安特性曲线急阳极反向电压上升到反向伏安特性曲线急剧弯曲处所对应的电压值不能重复，每次持续时间不大于剧弯曲处所对应的电压值不能重复，每次持续时间不大于10ms10ms的脉冲电压的脉冲电压 ４．反向重复峰值电压４．反向重复峰值电压VRRM 门极开路，额定结温下，允许门极开路，额定结温下，允许5050次次/s/s，持续时间不大于，持续时间不大于10ms10ms，重复施加在，重复施加在SCRSCR上的反向最大脉冲电压上的反向最大脉冲电压 VRRM ≈ 90% VRSM５．额定电压５．额定电压 将将VDRM和和VRRM中较小的一个取整后，做额定电压使用时，中较小的一个取整后，做额定电压使用时，选择选择2—3倍；倍；ππ 倍）倍）６．通态峰值电压６．通态峰值电压VTM SCR通以两倍通以两倍/或规定倍数额定通态平均电流时，在额定结温下，或规定倍数额定通态平均电流时，在额定结温下，A—K之间瞬态峰值电压（管压降）。

越小，通态损耗越小之间瞬态峰值电压（管压降）越小，通态损耗越小（二）电流参数（二）电流参数 1．通态平均电流．通态平均电流I T(AV) 环境温度环境温度400C，规定冷却条件下，，规定冷却条件下，θ 不少于不少于1700，电阻性负，电阻性负载，额定结温时；允许通过的工频正弦半波电流的平均值取整载，额定结温时；允许通过的工频正弦半波电流的平均值取整后为额定电流选择管子以有效值相同的原则）后为额定电流选择管子以有效值相同的原则）２．维持电流２．维持电流IH 导通后，室温下，导通后，室温下，G极开路，维持通态所需最小阳极电流极开路，维持通态所需最小阳极电流３．擎住电流３．擎住电流IL 门极触发，门极触发， SCR刚从断态转入通态时，去掉触发信号，能刚从断态转入通态时，去掉触发信号，能使使SCR维持导通所需最小电流维持导通所需最小电流 IL ≈（（2—4）） IH ４．断态重复峰值电流４．断态重复峰值电流IDRM；反向重复峰值电流；反向重复峰值电流IRRM；； 对应于对应于VDRM和和VRRM电压下的峰值电流电压下的峰值电流５．浪涌电流５．浪涌电流ITSM 规定条件下，工频正弦半周期内所允许的最大过载峰值电规定条件下，工频正弦半周期内所允许的最大过载峰值电流。

由电路发生故障引起，使管子超过结温损坏，用于设计保流由电路发生故障引起，使管子超过结温损坏，用于设计保护电路三）门极参数（三）门极参数１．门极触发电压１．门极触发电压VGT 触发导通所需最小门极直流电压，触发导通所需最小门极直流电压，1—5V２．门极反向峰值电压２．门极反向峰值电压VRGM J3结反偏电压，小于结反偏电压，小于10V３．门极触发电流３．门极触发电流IGT 在规定条件下，触发在规定条件下，触发SCR导通所需最小门极直流电流导通所需最小门极直流电流 几十几十——几百几百mA（与通态电流（与通态电流I T(AV)有关）有关）（四）动态参数（四）动态参数１．断态电压临界上升率１．断态电压临界上升率dv/dt 在额定结温，门极开路时，在额定结温，门极开路时，SCR保持断态所能承受的最大电保持断态所能承受的最大电压上升率（压上升率（V/us) 过大会引起误导通，如：雷电、合闸，分闸过大会引起误导通，如：雷电、合闸，分闸２．通态电流临界上升率２．通态电流临界上升率di/dt 规定条件下，规定条件下，SCR用门极触发信号开通时，能够承受而不会用门极触发信号开通时，能够承受而不会导致损坏的通态电流最大上升率（导致损坏的通态电流最大上升率（A/us)。

过大会局部发热，损坏过大会局部发热，损坏管子选用时，管子选用时， di/dt留余量，如：留余量，如： di/dt减小到一半，器件寿命提减小到一半，器件寿命提高近高近4倍３．门极控制开通时间３．门极控制开通时间ton；电路换向关断时间；电路换向关断时间toff例：国产KP系列SCR主要参数、门极参数§3.2 §3.2 特殊晶闸管特殊晶闸管 为了满足晶闸管使用中的一些特殊要求，在科学技术和为了满足晶闸管使用中的一些特殊要求，在科学技术和工艺水平不断提高的前提下，研制出许多不同性能的特殊晶工艺水平不断提高的前提下，研制出许多不同性能的特殊晶闸管，都是普通晶闸管的派生器件闸管，都是普通晶闸管的派生器件一、高频晶闸管一、高频晶闸管 普通普通SCR开关时间较长，开关时间较长，di/dt小，工作频率低（小于小，工作频率低（小于400Hz））当工作频率升高时，开关损耗增加，器件发热增大当工作频率升高时，开关损耗增加，器件发热增大 采用特殊工艺采用特殊工艺:(1)在器件中掺入金或铂的重金属杂质；在器件中掺入金或铂的重金属杂质；(2)γ辐照；辐照；(3)电子辐照缩短开关时间，增大电子辐照。

缩短开关时间，增大di/dt，产生了快速晶闸管，，产生了快速晶闸管，工作频率工作频率1K—2KHz高频晶闸管，工作频率高频晶闸管，工作频率10KHz以上 国产快速晶闸管：KK系列国产高频晶闸管：KG系列高频晶闸管的特点：高频晶闸管的特点：①①工作频率高，工作频率高，di/dt大②②关断时间短，最高允许结温下关断时间短，最高允许结温下10us左右③③短时间内（短时间内（3us）承受尖峰反向电压高，抗过电压能力强，）承受尖峰反向电压高，抗过电压能力强， dv/dt大④④重复阻断电压较低，重复阻断电压较低，800—1000V⑤⑤抗直通电流能力差，需配置快速过电流保护环节抗直通电流能力差，需配置快速过电流保护环节二、双向晶闸管二、双向晶闸管 单向单向SCR在用于交流控制时，必须两个器件反并联，如：在用于交流控制时，必须两个器件反并联，如：交流调压，灯光调节，温度控制，无触点交流开关，交流电机交流调压，灯光调节，温度控制，无触点交流开关，交流电机调速（软启动）采用双向调速（软启动）采用双向SCR，可使电路简单，工作可靠、，可使电路简单，工作可靠、稳定一）结构、原理（一）结构、原理 NPNPN结构，五层结构，五层结构，三端器件，结构，三端器件，4个个PN结，两个主电极结，两个主电极T1和和T2，门极，门极G。

门极结门极结构使得门极触发特性可构使得门极触发特性可正、可负，用来开通两正、可负，用来开通两个反并联的个反并联的SCR（二）四种触发方式（二）四种触发方式①①I+触发方式：触发方式：T1→ T2加正电压，门极加正电压，与加正电压，门极加正电压，与SCR导通导通 一致（一致（P1N1P2N2），第一象限特性第一象限特性②②I-触发方式：触发方式： T1→ T2加正电压，门极加负电压加正电压，门极加负电压 导通由导通由P1N1P2N3→ P1N1P2N2，开始门极电流流出，，开始门极电流流出， 导通后，由于导通后，由于T1端正电压引入，门极电流反向端正电压引入，门极电流反向③③III+触发方式：触发方式：T1→ T2加负电压，门极加正电压，加负电压，门极加正电压，P2N1P1N4 触发过程为多个晶体管相互作用，触发电流较大，触发过程为多个晶体管相互作用，触发电流较大， 有可能不能触发导通。

有可能不能触发导通④④III-触发方式：触发方式： T1→ T2加负电压，门极加负电压，加负电压，门极加负电压， P2N1P1N4 一般常用一般常用I-触发方式和触发方式和III-触发方式触发方式（三）特性参数（三）特性参数 ①①伏安特性伏安特性②换向特性： 两个反并的晶闸管导通、关断相互影响——换向问题 换向能力是晶闸管的一个特有参数，用换向电流临界下降率 来表示(di/dt)c，为可靠运行，要求双向晶闸管有很强的换向 能力标准将(di/dt)c分为0.2、0.5、1、2四个等级 如：200A的器件， 0.2级为(di/dt)c=200× 0.2%= 0.4A/us ③额定通态方均根电流：I T(RMS) 由于双向晶闸管工作在交流回路中，用方均根（有效值）来表征额定电流定义：在标准散热条件下，导通角不小于1700，允许流过器件的最大交流正弦电流的方均根值 方均根电流与与普通SCR平均值电流之间换算关系：国产双向晶闸管：国产双向晶闸管：KS系列系列三、逆导晶闸管 前面的SCR为逆阻型器件，反向高阻特性，正向可控导通。

逆导晶闸管是将SCR与一个续流二极管反并联集成在同一硅片上，是一种反向导通的晶闸管一）结构：隔离区（防止换向失败）（二）特性：（二）特性：正向晶闸管，反向二极管正向晶闸管，反向二极管用于各类逆变器，斩波器用于各类逆变器，斩波器不需要阻断反向电压不需要阻断反向电压（三）特点：（三）特点：①①正向转折电压高，正向压降小，关断时间短正向转折电压高，正向压降小，关断时间短②②电流容量大基区宽度薄）电流容量大基区宽度薄）③③开关速度快开关速度快④④高温特性好结温在高温特性好结温在1501500 0C C以上）以上）⑤⑤减小了引线电感，缩小装置体积，配线简单，换相电路小，轻型化减小了引线电感，缩小装置体积，配线简单，换相电路小，轻型化⑥⑥电流定额受限制电流定额受限制 KN-200/70 KN-200/70（比值（比值1—31—3））国产逆导晶闸管：国产逆导晶闸管：KN系列系列四、光控晶闸管：利用一定波长的光照信号控制的开关器件四、光控晶闸管：利用一定波长的光照信号控制的开关器件（一）结构：（一）结构：（二）特性：（二）特性：小功率管只有小功率管只有A、、K两极两极大功率管带光缆，装发光器件大功率管带光缆，装发光器件和激光器。

和激光器（三）参数：（三）参数：①①触发光功率：几毫瓦到十几毫瓦触发光功率：几毫瓦到十几毫瓦②②光谱响应范围：光谱响应范围：0.55—1.0um0.55—1.0um之间；峰值波长约为之间；峰值波长约为0.85um0.85um国产光控晶闸管：国产光控晶闸管：GK系列系列§3.3 §3.3 触发电路触发电路————门极控制电路门极控制电路一、触发电路的基本要求一、触发电路的基本要求 1．触发信号可为直流、交流、脉冲信号，且为正脉冲信号．触发信号可为直流、交流、脉冲信号，且为正脉冲信号 采用脉冲形式，可以减少门极损耗采用脉冲形式，可以减少门极损耗２．触发脉冲应有足够的功率触发电压和触发电流应大于门２．触发脉冲应有足够的功率触发电压和触发电流应大于门 极的触发电压和电流，为可靠触发应留有足够的功率裕量极的触发电压和电流，为可靠触发应留有足够的功率裕量 但不能超过门极的极限参数（但不能超过门极的极限参数（VGm<10V；；IGm<10A)３．触发脉冲移相范围应满足变流装置的要求３．触发脉冲移相范围应满足变流装置的要求 移相范围与主电路形式、负载性质、变流装置用途有关。

移相范围与主电路形式、负载性质、变流装置用途有关 如：三相半波整流电路，电阻性负载，移相范围如：三相半波整流电路，电阻性负载，移相范围1500 三相桥式全控整流电路，电阻负载，移相范围三相桥式全控整流电路，电阻负载，移相范围1200 工作于整流、逆变状态，电感负载，移相范围工作于整流、逆变状态，电感负载，移相范围0—1800 一般移相范围小于一般移相范围小于1800，还应限制，还应限制αmin 和和βmin ４．触发脉冲宽度与陡度４．触发脉冲宽度与陡度①①触发脉冲宽度应保证触发脉冲宽度应保证SCRSCR阳极电流在脉冲消失前达到擎住电流阳极电流在脉冲消失前达到擎住电流 —— ——最小宽度脉冲宽度与负载性质及主电路形式有关最小宽度脉冲宽度与负载性质及主电路形式有关 如：单相整流，电阻性负载，宽度大于如：单相整流，电阻性负载，宽度大于10us10us 电感性负载，宽度大于电感性负载，宽度大于100us100us 三相全控桥式电路，单脉冲触发时，脉宽三相全控桥式电路，单脉冲触发时，脉宽60600 0—120—1200 0 双脉冲触发时，脉宽双脉冲触发时，脉宽10100 0左右。

左右②②前沿越陡，有利于开通，对并联、串联前沿越陡，有利于开通，对并联、串联SCRSCR同时触发越有利同时触发越有利 要求：前沿陡度大于要求：前沿陡度大于10V/us10V/us，，800mA/us800mA/us5 5．触发脉冲与主电路电源电压必须同步电源电压相位与触发．触发脉冲与主电路电源电压必须同步电源电压相位与触发 脉冲位置关系正确脉冲位置关系正确二、触发电路形式二、触发电路形式移相控制：通过改变控制脉冲产生时间，改变导通角移相控制：通过改变控制脉冲产生时间，改变导通角垂直控制：靠移相信号和控制信号叠加，借改变控制信号的垂直控制：靠移相信号和控制信号叠加，借改变控制信号的 大小来改变导通角大小来改变导通角数字式：数字逻辑电路，微处理器数字式：数字逻辑电路，微处理器模拟式：阻容移相桥、单结晶体管触发电路、锯齿波移相电模拟式：阻容移相桥、单结晶体管触发电路、锯齿波移相电 路、正弦波移相电路路、正弦波移相电路分立元件触发电路分立元件触发电路集成电路触发电路集成电路触发电路专用集成触发电路专用集成触发电路微机触发电路微机触发电路三、单结晶体管触发电路三、单结晶体管触发电路 1．单结晶体管：双基极二极管，负阻特性。

．单结晶体管：双基极二极管，负阻特性 RB1和和RB2为基区硅片电阻，约为基区硅片电阻，约4—10kΩ ,发射极发射极E对基极对基极B1和和B2都构成一个都构成一个PN结，具有二极管的单向导电性结，具有二极管的单向导电性 ①①外加电压外加电压VBB后，若后，若VE=0，则：，则：η =RB1/(RB1+RB2)；分压比，；分压比，0.3—0.9 此时，此时，VD反偏电压反偏电压ηVBB，漏电流，漏电流-IE②②当当VE增大，增大，VD反向偏压减小，当反向偏压减小，当VE=ηVBB时，时，VD零偏，零偏， IE=0③③VE再增大，再增大， VE>ηVBB，但，但VE –ηVBBVD时，时，EB1导通，导通，VE下降下降—负阻特性负阻特性④④ IE再增大，到再增大，到IQ时，时，RB1不再减小，不再减小， VE随随IE增大而增大增大而增大—饱和饱和 谷点电压谷点电压VQ；谷点电流；谷点电流IQ峰点电压峰点电压VP 峰点电流峰点电流IP2．触发电路．触发电路要求：产生可控的移相脉冲；移相脉冲与主电源同步；要求：产生可控的移相脉冲；移相脉冲与主电源同步；α角恒定角恒定同步变压器同步变压器α角恒定角恒定为使脉冲正确产生，电路中为使脉冲正确产生，电路中R3参数选择合适，参数选择合适，要求：要求：R3电路振荡频率（忽略放电时间）电路振荡频率（忽略放电时间） R3向向C的充电时间，决定了第一个脉冲的位置，的充电时间，决定了第一个脉冲的位置， 既既α角位置。

角位置 改变改变R3的阻值，可以改变的阻值，可以改变α角电路特点：结构简单电路特点：结构简单 分散性大，脉冲较窄，移相范围小分散性大，脉冲较窄，移相范围小四、集成触发电路四、集成触发电路 移相线性度好，性能稳定可靠，体积小，温度漂移小移相线性度好，性能稳定可靠，体积小，温度漂移小小规模集成电路组成和中规模专用集成电路小规模集成电路组成和中规模专用集成电路 国产国产KC系列：系列：KC04，，16脚双列直插塑封内部由同步脚双列直插塑封内部由同步单元，锯齿波形成单元，移相控制单元，脉冲形成单元和功单元，锯齿波形成单元，移相控制单元，脉冲形成单元和功率放大单元几部分组成率放大单元几部分组成 下图为下图为KC04内部电路图和各点波形图：内部电路图和各点波形图：§3.4 §3.4 相控整流电路和逆变电路相控整流电路和逆变电路一、一、相控整流电路相控整流电路1 1．单相半波整流电路．单相半波整流电路①①触发延迟角触发延迟角α②②导通角导通角θθ ③③移相移相④④移相范围移相范围⑤⑤同步同步⑥⑥换相换相２．２．单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路3．三相半波可控整流电路．三相半波可控整流电路４．４．三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路二、逆变电路二、逆变电路1．工作原理．工作原理２．换相方式：自然换相和强迫换相２．换相方式：自然换相和强迫换相　　强迫换相有电容强迫换相、谐振负载换相、　　强迫换相有电容强迫换相、谐振负载换相、LC自由换相、自由换相、辅助晶闸管辅助晶闸管LC换相、加旁路二极管的谐振换相电路。

换相、加旁路二极管的谐振换相电路3．单相桥式并联逆变电路．单相桥式并联逆变电路４．三相桥式并联逆变电路４．三相桥式并联逆变电路§3.§3.５　５　SCRSCR串并联及保护串并联及保护 对大型整流装置，单个对大型整流装置，单个SCR的电压、电流定额不能满的电压、电流定额不能满足要求时，需进行串联或并联足要求时，需进行串联或并联一、一、SCR串联串联 当当SCR额定电压小于实际要求时，可用两个或两个以上额定电压小于实际要求时，可用两个或两个以上的同型号器件串联的同型号器件串联1．存在问题：均压问题．存在问题：均压问题①①静态均压：静态均压：由于器件正向阻断、反由于器件正向阻断、反向阻断特性不同，但流过相等漏电流，向阻断特性不同，但流过相等漏电流，造成器件承受电压不同如图，当外造成器件承受电压不同如图，当外加电压增大后，加电压增大后，VT2转折，则转折，则VT1承受承受全部电压，失去控制作用外加反向全部电压，失去控制作用外加反向电压时，问题同样存在电压时，问题同样存在VIIROVT1VT2定义：均压系数定义：均压系数全部串联器件承受的电压总和全部串联器件承受的电压总和全部串联器件中分担最大电压数值全部串联器件中分担最大电压数值串联器件数串联器件数KU→→ 100%，均压越好。

均压越好②②动态均压：器件开通、关断时间的差异引起动态均压：器件开通、关断时间的差异引起SCR承受电压承受电压 不同2．均压措施．均压措施①①选用特性一致的器件选用特性一致的器件②②静态均压电阻静态均压电阻R RP P，使分压由电阻，使分压由电阻决定要求流过电阻决定要求流过电阻R RP P的电流的电流远大远大于于管子漏电流管子漏电流 ③③动态均压用电阻动态均压用电阻R Rb b和电容和电容C Cb b串联回串联回路，用电容电压不能突变的特性减路，用电容电压不能突变的特性减慢电压上升速率慢电压上升速率④④门极触发脉冲的强触发和触发脉门极触发脉冲的强触发和触发脉冲前沿的一致性，也对均压有益冲前沿的一致性，也对均压有益3．串联时，管子额定电压．串联时，管子额定电压VTN选择选择Vm：工作电压的峰值：工作电压的峰值二、二、SCR并联并联 SCR电流等级不合适或使用时为减少电流等级不合适或使用时为减少di/dt，开关损耗开关损耗 存在均流问题，多个存在均流问题，多个SCR并联时，管压降一致，但并联时，管压降一致，但SCR导导通时电阻很小，达到电流一致很困难，而且电流大的结温高，通时电阻很小，达到电流一致很困难，而且电流大的结温高，导通电阻更小，电流更大。

导通电阻更小，电流更大定义：均流系数定义：均流系数各支路电流之和各支路电流之和各支路中最大的支路电流值各支路中最大的支路电流值并联支路数并联支路数1．静态均流：．静态均流：SCR导通时的均流措施导通时的均流措施①①选择伏安特性一致的器件选择伏安特性一致的器件②②加均流电阻加均流电阻当串联的均流电阻当串联的均流电阻R>>ron时，起均时，起均流作用，流作用，R越大，效果越好越大，效果越好改变改变R阻值，可调整各支路电流阻值，可调整各支路电流R电阻有功率损耗电阻有功率损耗2．动态均流：．动态均流：　　SCR从截止从截止→→ 导通过渡过程和从导通导通过渡过程和从导通→→截止过渡过程中，由截止过渡过程中，由于器件开通延迟时间和关断延迟时间不一致，造成动态不均流于器件开通延迟时间和关断延迟时间不一致，造成动态不均流其中，截止其中，截止→→ 导通过渡过程中，动态不均流会导致损坏管子导通过渡过程中，动态不均流会导致损坏管子而导通而导通→→截止过渡过程中，由于器件在导通时，阳极导电面积截止过渡过程中，由于器件在导通时，阳极导电面积大，而且电流在减小，可承受一定的过流大，而且电流在减小，可承受一定的过流。

①①选开通时间一致的选开通时间一致的SCRSCR②②门极强脉冲触发门极强脉冲触发③③均流变压器均流变压器④④合理布线合理布线电感均流电感均流均流变压器均流变压器3．并联时电流额定值选择．并联时电流额定值选择并联臂平均电流并联臂平均电流总结：总结： SCR同时串联、并同时串联、并联时，应先串后并联时，应先串后并 大功率设备中，采大功率设备中，采用变压器二次绕组分用变压器二次绕组分组方式，独立整流，组方式，独立整流，输出成组串联、并联输出成组串联、并联——装置串、并联装置串、并联三、三、SCR保护保护 可控硅系统，承受过电压、过电流能力较差，短时间可控硅系统，承受过电压、过电流能力较差，短时间过电流、过电压将会损坏器件但设计时不能根据过电压、过电流、过电压将会损坏器件但设计时不能根据过电压、过电流值确定电路参数，应充分发挥器件的过载能力，主过电流值确定电路参数，应充分发挥器件的过载能力，主要靠保护电路来提高可靠性要靠保护电路来提高可靠性一）过电流及保护（一）过电流及保护 过电流原因很多，如：过电流原因很多，如：SCR损坏，触发电路故障，控损坏，触发电路故障，控制系统故障，交流电压过高、过低或缺相，负载过载或短制系统故障，交流电压过高、过低或缺相，负载过载或短路，相邻设备故障等。

路，相邻设备故障等 SCR过载能力主要受过载能力主要受结温结温限制，一般，风冷器件限制，一般，风冷器件1150C，水冷器件，水冷器件1000C，在冷却条件下：，在冷却条件下： 流过两倍通态平均电流时，耐受时间流过两倍通态平均电流时，耐受时间0.5s 流过三倍通态平均电流时，耐受时间流过三倍通态平均电流时，耐受时间60ms 流过六倍通态平均电流时，耐受时间流过六倍通态平均电流时，耐受时间20ms(一个周期）一个周期）按此特性，用有效值换算，与保护电器相配合，进行保护设计按此特性，用有效值换算，与保护电器相配合，进行保护设计保护方法：保护方法： 1．快速熔断器：．快速熔断器： 普通熔断器由于动作慢不能用于普通熔断器由于动作慢不能用于SCR保护，快速熔断器熔断保护，快速熔断器熔断时间极短，如：日产时间极短，如：日产FA-F150C型，型，6倍额定电流时，一个周波即倍额定电流时，一个周波即可熔化 熔断为物理过程，一般不用做过载保护，只用于短路保护熔断为物理过程，一般不用做过载保护，只用于短路保护主要参数：熔断特性，分断能力，断开时瞬时电压和主要参数：熔断特性，分断能力，断开时瞬时电压和快速熔断器的用法：快速熔断器的用法：2．快速开关和过流继电器．快速开关和过流继电器①①过流继电器：由电流互感器取得交流侧信号，过流时过流继电器：由电流互感器取得交流侧信号，过流时1~2ms既既可动作，常用来断开门极或断开主回路，使快速熔断器不动作。

可动作，常用来断开门极或断开主回路，使快速熔断器不动作②②过负荷热继电器：安装在交流侧，进行过负荷热保护，动作过负荷热继电器：安装在交流侧，进行过负荷热保护，动作时间长③③快速开关：直流快速断路器，分断时间快速开关：直流快速断路器，分断时间10ms10ms 使用使用快速开关和过流继电器，应先于快速熔断器动作，可不快速开关和过流继电器，应先于快速熔断器动作，可不用经常更换快熔用经常更换快熔3．反馈控制过流保护．反馈控制过流保护 动作速度快，由过流元件检测，控制触发角，封锁驱动信号动作速度快，由过流元件检测，控制触发角，封锁驱动信号（二）过电压及保护（二）过电压及保护 过压会使过压会使SCR击穿，它比过流更具破坏性击穿，它比过流更具破坏性1．过电压原因：．过电压原因： ①①合闸时操作过电压；（变压器分布电容引起）合闸时操作过电压；（变压器分布电容引起）②②分闸时操作过电压；（变压器储能）分闸时操作过电压；（变压器储能） ③③快熔分断时过电压；（过流保护动作）快熔分断时过电压；（过流保护动作）④④换相冲击电压；（换相过电压和换相振荡过电压）换相冲击电压；（换相过电压和换相振荡过电压）⑤⑤雷击等外来冲击引起的过电压；雷击等外来冲击引起的过电压；2．过电压保护．过电压保护①①用非线性元件限制过电压幅度；（压敏电阻，硒堆）用非线性元件限制过电压幅度；（压敏电阻，硒堆）②②用电阻消耗产生过压的能量；用电阻消耗产生过压的能量；③③用储能元件吸收产生过压的能量；用储能元件吸收产生过压的能量；输入交流侧过电压保护输入交流侧过电压保护直流侧保护：过电压保护，直流侧保护：过电压保护，RC吸收回路吸收回路I102050100200CuFR0.10.150.20.250.510080402010（三）（三）dv/dt di/dt 限制限制1．． dv/dt 产生原因：电网突变，换相过程。

产生原因：电网突变，换相过程 限制限制dv/dt 可在电源输入端串联电抗器可在电源输入端串联电抗器2．． di/dt产生原因：产生原因：SCR导通时，阻容保护中电容向导通时，阻容保护中电容向SCR放电；放电； 交流电源通过交流电源通过SCR向负载电容充电；向负载电容充电； 直流侧负载短路；直流侧负载短路； 合理选择合理选择RC回路参数，桥臂串联电抗，如：空心电抗器回路参数，桥臂串联电抗，如：空心电抗器 或在母线上套磁环或在母线上套磁环。