晶閘管在實際應用中面臨過壓、過流、di/dt和dv/dt等應力,必須設計完善的保護電路以確保其安全可靠運行。
過壓保護通常采用RC吸收電路和壓敏電阻(MOV)。RC吸收電路并聯在晶閘管兩端,當出現電壓尖峰時,電容充電限制電壓上升率,電阻則消耗能量防止振蕩。壓敏電阻具有非線性伏安特性,當電壓超過閾值時,其阻值急劇下降,將過電壓鉗位在安全范圍內。例如,在感性負載電路中,晶閘管關斷時會產生反電動勢,RC吸收電路和MOV可有效抑制這一電壓尖峰。
過流保護主要依靠快速熔斷器和電流檢測電路。快速熔斷器在電流超過額定值時迅速熔斷,切斷電路;電流檢測電路(如霍爾傳感器)實時監測電流,當檢測到過流時,通過控制電路提前關斷晶閘管或觸發保護動作。在高壓大容量系統中,還可采用限流電抗器限制短路電流上升率。
晶閘管的觸發電路需匹配門極特性以提高可靠性。河南晶閘管種類
為了確保單向晶閘管在工作過程中的安全性和可靠性,必須設計完善的保護電路。過電壓保護電路能夠防止晶閘管因承受過高的電壓而損壞。常見的過電壓保護措施有阻容吸收電路和壓敏電阻保護。阻容吸收電路利用電容和電阻的組合,在過電壓出現時吸收能量,限制電壓的上升率。壓敏電阻則在電壓超過其擊穿電壓時,呈現低電阻狀態,將過電壓能量釋放掉。過電流保護電路用于防止晶閘管因過大的電流而燒毀。常用的過電流保護方法有快速熔斷器保護、過電流繼電器保護和電子保護電路。快速熔斷器能夠在電路出現短路等故障時迅速熔斷,切斷電路,保護晶閘管。在設計保護電路時,需要根據晶閘管的額定參數和實際工作環境,合理選擇保護元件的參數,以確保保護電路的有效性。 SEMIKRON晶閘管現貨晶閘管在感應加熱設備中用于高頻功率控制。
晶閘管模塊是一種集成了晶閘管芯片、驅動電路、散熱基板及保護元件的功率電子器件,其重要部分通常由多個晶閘管(如SCR或TRIAC)通過特定拓撲(如半橋、全橋)組合而成。模塊化設計不僅提高了功率密度,還簡化了安裝和散熱管理。晶閘管模塊的工作原理基于半控型器件的特性:通過門極施加觸發信號使其導通,但關斷需依賴外部電路強制換流(如電壓反向或電流中斷)。例如,三相全控橋模塊由6個SCR組成,通過控制觸發角實現交流電的整流或逆變,廣泛應用于工業變頻器和新能源發電系統。模塊內部通常采用陶瓷基板(如AlN)和銅層實現電氣隔離與高效導熱,確保高功率下的可靠性。
晶閘管在高壓直流輸電(HVDC)中的應用高壓直流輸電(HVDC)是晶閘管的重要應用領域之一。與交流輸電相比,HVDC在長距離輸電、海底電纜輸電和異步電網互聯中具有明顯的優勢,而晶閘管是HVDC換流站的重要器件。在HVDC系統中,晶閘管主要用于構成換流器,包括整流器和逆變器。整流器將三相交流電轉換為直流電,逆變器則將直流電還原為交流電。傳統的HVDC換流器多采用12脈動橋結構,每個橋由6個晶閘管串聯組成,通過精確控制晶閘管的觸發角,可實現對直流電壓和功率的調節。晶閘管在HVDC中的關鍵優勢包括:高耐壓能力(單個晶閘管可承受數千伏電壓)、大電流容量(可達數千安培)、可靠性高(使用壽命長)和成本效益好。例如,中國的特高壓直流輸電工程(如±800kV云廣直流工程)采用了大量光控晶閘管(LTT),單閥組額定電壓達800kV,額定電流達4000A,傳輸容量超過5000MW。然而,晶閘管在HVDC中的應用也面臨挑戰。由于晶閘管屬于半控型器件,關斷依賴電流過零,因此在故障情況下的快速滅弧能力較弱。為解決這一問題,現代HVDC系統引入了混合式換流器技術,將晶閘管與全控型器件(如IGBT)結合,提高系統的故障穿越能力和動態響應性能。 晶閘管的串聯使用可提高耐壓等級。
雙向晶閘管的參數選擇與應用注意事項
選擇雙向晶閘管時,需綜合考慮以下參數:1)額定通態電流(IT (RMS)):應根據負載電流的有效值選擇,一般取 1.5-2 倍余量,以避免過載。例如,對于 10A 負載電流,可選擇 16A 額定電流的雙向晶閘管。2)額定電壓(VDRM/VRRM):需高于電路中可能出現的最大電壓峰值,通常取 2-3 倍安全裕量。在 220V 交流電路中,應選擇耐壓 600V 以上的器件。3)門極觸發電流(IGT)和觸發電壓(VGT):根據驅動電路能力選擇,IGT 一般在幾毫安到幾十毫安之間。4)維持電流(IH):應小于負載電流,確保雙向晶閘管導通后能維持狀態。應用時還需注意:1)避免在潮濕、高溫環境下使用,以防性能下降。2)對于感性負載,需在負載兩端并聯 RC 吸收網絡,抑制反電動勢。3)觸發脈沖寬度應大于負載電流達到維持電流所需的時間,確保可靠觸發。4)安裝時需保證散熱良好,避免器件因過熱損壞。 晶閘管的觸發角控制可調節輸出電壓或功率。西門康晶閘管報價
晶閘管模塊的觸發方式包括電流觸發、光觸發和電壓觸發等。河南晶閘管種類
晶閘管的結構原件可控硅是P1N1P2N2四層三端結構元件,共有三個PN結,分析原理時,可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成。雙向可控硅:雙向可控硅是一種硅可控整流器件,也稱作雙向晶閘管。這種器件在電路中能夠實現交流電的無觸點控制,以小電流控制大電流,具有無火花、動作快、壽命長、可靠性高以及簡化電路結構等優點。從外表上看,雙向可控硅和普通可控硅很相似,也有三個電極。但是,它除了其中一個電極G仍叫做控制極外,另外兩個電極通常卻不再叫做陽極和陰極,而統稱為主電極Tl和T2。它的符號也和普通可控硅不同,是把兩個可控硅反接在一起畫成的。它的型號,在我國一般用“3CTS”或“KS”表示;國外的資料也有用“TRIAC”來表示的。雙向可控硅的規格、型號、外形以及電極引腳排列依生產廠家不同而有所不同,但其電極引腳多數是按T1、T2、G的顧序從左至右排列(觀察時,電極引腳向下,面對標有字符的一面)。 河南晶閘管種類