可控硅整流器

§1.整流器元器件（可控硅）

简易地说：电子整流器是把单相电或三相正弦交流电商品流通过整流器元器件变为稳定的可调式的单方位的直流电流。其完成标准主要是借助稳压管,可控硅等元器件根据整流器来完成.此外电子整流器件也有许多,如:可关闭可控硅GTO,逆导可控硅，双向晶闸管，整流模块,功率模块IGBT,SIT,MOSFET这些,这儿只讨论可控硅.
可控硅别名晶闸管,一般我们都叫晶闸管.是一种输出功率半导体元器件,因为它高效率,操纵特点好,使用寿命长,体型小等优势,自20世纪六十长代至今,得到了飞速发展,并已建立了一门单独的课程.“可控硅沟通交流技术性”。 可控硅发展趋势到今日，在技术上现已十分完善，质量更强，良品率大幅度提高，并向髙压大电流量发展趋势。现阶段中国可控硅较大额定电压可以达到5000A，海外更高。在我国的湖南韶山电力机车上存储的全是在我国自主研发的功率大的可控硅。

可控硅的运用：

一、可控性整流器
好似二极管整流器一样，能够把沟通交流整流器为直流电，而且在交流电流不会改变的情形下，便捷地操纵直流电输出电压的尺寸即可控性整流器，完成沟通交流——可变性直流电

二、沟通交流变压与调功
运用可控硅的按钮特点替代传统的触碰交流稳压器、磁感应交流稳压器和饱和状态串联电抗器变压。为了更好地清除可控硅沟通交流变压造成的高次谐波，发生了一种过零开启，完成负荷沟通交流输出功率的无极调整即可控硅调功器。沟通交流——可变性沟通交流。

三、逆变电源与变频式
直流输电：将三相髙压沟通交流整流器为髙压直流电，由髙压直流电长距离运输以降低耗损，提升电网的平稳，随后由逆变电源将直流高压电源逆变电源为50HZ三相沟通交流。直流电——沟通交流
中频感应加热和交流电机的变频式变速、串激变速等变频式，沟通交流——頻率可变性沟通交流

四、换流器变压（单脉冲变压）
换流器变压是直流电——可变性直流电中间的转换，用在大城市电动车、电气设备电力机车、蓄电池电动搬运车、叉车（电动叉车）、电气设备车辆等，高压电源用以电火花线切割。

五、无触点开关输出功率静态数据电源开关（固体电源开关）
做为输出功率电子开关，替代交流接触器、汽车继电器用以电源开关頻率很高的场所

可控硅通断标准:

可控硅再加上正方向阳极氧化工作电压后，门极再加上适度正方向门极工作电压，使可控硅通断全过程称之为开启。可控硅一旦开启通断后，门极就对它丧失操纵功效，一般在门极上只需再加上一个正方向单脉冲工作电压就可以，称之为开启工作电压。门极在一定情况下能够开启可控硅通断，但没法使其关闭。使得通断的可控硅修复阻隔，可减少阳极氧化工作电压，或扩大负载电阻，使穿过可控硅的阳极氧化电流量降低至保持电流量（IH）（应门极断掉时，可控硅从很大的通态电流量降至恰好能维持可控硅通断所需的较小阳极氧化电流量叫保持电流量），电流量会忽然降至零，以后再提升工作电压或减少负载电阻，电流量不容易再扩大，表明可控硅已修复阻隔。

依据可控硅阳极氧化光电流特点，能够归纳出：

1．门极断掉时，可控硅的正方向泄露电流比一般硅二极管反方向泄露电流大，且伴随着管道正方向阳极氧化工作电压上升而扩大。当阳极氧化工作电压升到非常大时，会使可控硅通断，称之为正方向转折点或“硬启用”。数次硬启用会毁坏管道。

2．可控硅再加上正方向阳极氧化工作电压后，还需要再加上开启工作电压，并造成充足的开启电流量，才可以使可控硅从阻隔变为通断。开启电流量不足时，管道不容易通断，但这时正方向泄露电流伴随着扩大而明显扩大。可控硅只有稳定工作在关闭和通断2个情况，沒有中间状态，具备双稳电源开关特点。是一种理想化的无触点开关输出功率电子开关。

3．可控硅一旦开启通断，门极彻底失去了操纵功效。要关闭可控硅，务必使阳极氧化电流量<保持电流量，针对电阻器负荷，只需使管道阳极氧化电流为零就可以。为了更好地确保可控硅靠谱快速关闭，一般在管道阳极氧化工作电压互降为零后，再加上一定时间段的方向工作电压。

可控硅关键性能主要参数

1．正反面向反复最高值工作电压——额定电流（VDRM 、 VRRM取其小点的）
2．额定值通态均匀电流量IT（AV）——额定电压（正弦函数半波均值）
3．门极开启电流量IGT，门极开启工作电压UGT， （受环境温度转变 ）
4．通态均值工作电压UT（AV）即管损耗
5．保持电流量IH与掣住电流量IL
6．启用与关闭時间

可控硅合格证书主要参数

IT（AV）= A（TC=℃）------通态均匀电流量
VTM= V -----------通态最高值工作电压
VDRM = V -------------断态正方向反复最高值工作电压
IDRM= mA -------------断态反复最高值电流量
VRRM= V -------------反方向反复最高值工作电压
IRRM = mA ------------反方向反复最高值电流量
IGT = mA ------------门极开启电流量
VGT= V ------------门极开启工作电压

产品执行标准：QB-02-09

可控硅的挑选：

可控硅的负载能力较差，依据具体较大电流量还需要乘于1.5~3倍，即电流量裕量。一般按均值电流量IT（AV）选择，额定电压的有效值ITe（即均方根值）为均值电流量的1.57倍。
波型指数Kf=Ite/IT（AV）=1.57
额定电流应取具体运行时的很有可能较大工作电压2~3倍，即工作电压裕量。
与此同时还需要再加上必需的保障措施。
门极开启电流量：几十个mA~好几百mA，离去这一范畴很有可能误开启或难开启
门极开启工作电压：3V上下
橱柜台面有凹台和凸模之分，热管散热器与此有关

§2.主电源电路形式及多组分整流器

一．单相电

1． 单相电半波可控性逆变电路
2． 单相电全波可控性逆变电路（双半波）
3． 单相电半控桥式可控性逆变电路
4． 单相电桥式可控性逆变电路

二．三相

1． 三相半波可控性逆变电路
2． 三相桥式全控逆变电路
3． 三相桥式半控逆变电路
4． 三相全控桥式同相逆串联逆变电路
5． 双反星型带均衡串联电抗器可控性逆变电路
6． 双反星型带均衡串联电抗器全电源电路同相逆串联可控性整流器Δ/Y┻Y Y┻Y

三．多组分整流器

多组分整流器能够大幅度减少高次谐波电流量，降低对电力的环境污染。
无论是三相桥式或是双反星型电源电路都能够构成多组分整流器。如12、24、36、48脉波，即在一个沟通交流周波中直流电脉动饮料频次。一般来说，24脉波之上变压器结构相对性较繁杂，整变阀侧小组出线接地铜排较多，那样产生了一些其他艰难。大空间发电机组可以用几台整流器发电机组，根据移相相位角及串联运作来完成多组分整流器。

§3.维护

晶闸管自身在选用时就已打算了非常大的电流强度裕量。为了更好地使电子整流器靠谱的工作中，还需要再加上各种各样维护。过电流，过流保护，过电压，快融断，元器件毁坏，压力出现异常，温度高，断相，欠环路，电感的作用超温，防触电，控制回路过穿过压无法控制等；整变轻和重煤层气，温度出现异常。

1．可控硅关闭过压（换流器过压、空穴存款效用过压）及维护

可控硅从通断到阻隔，路线电感器（主要是变电器漏感LB）释放出来动能造成过压。因为可控硅在通断期内，自由电子充斥着元器件內部，在关闭历程中，管道在反方向功效下，正方向电流量降低到零时，元器件內部残留着自由电子。这种自由电子在反方向电流的作用下瞬间发生很大的方向电流量，使残留的自由电子快速消退，这时候反方向电流量减少即diG/dt巨大，造成的磁感应电势差非常大，这一电势差与开关电源串连，反方向加进已修复阻隔的元器件上，可造成 可控硅反方向穿透。这就是关闭过压（换相过压）。标值可以达到工作标准电压的5~6倍。保障措施：在可控硅两边并接阻容吸取电源电路。

2．沟通交流侧过压以及维护

因为沟通交流侧电源电路在接入或中断时发生暂态过程，会造成实际操作过压。髙压重合闸的一瞬间，因为第一次级中间存有分布电容，初中级髙压经电容耦合到次级线圈，发生瞬间过压。对策：在三相变压器次级线圈星型圆心与地中间串联适度电容器，就可以明显减少这类过压。与电子整流器串联的其他负荷断开时，因开关电源控制回路电感器造成磁感应电势差的过压。变压器空载且电源电压过零时，初中级跳闸，因变电器励磁电流电流量的基因突变，在次级线圈感长出很高的瞬间工作电压，这类工作电压尖最高值可以达到工作标准电压的6倍之上。沟通交流电力网被雷击或电力网入侵影响过压，即偶发脉冲电流，都务必加阻容消化吸收路开展维护。

3．直流电侧过压及维护

当负荷切断时或快融断时，存储在变电器中的电磁场力量会造成过压，显而易见在沟通交流侧阻容消化吸收维护电源电路能够控制这类过压，但因为变电器负载时存储的力量比满载时要大，还不可以彻底清除。对策：能常选用压敏消化吸收开展维护。

4．过电流量维护

一般加快速熔断器开展维护，事实上它不可以维护晶闸管，只是维护电感线圈。

5．工作电压、电流量上升幅度的限定

§4.均流与可控硅挑选

均流不太好，非常容易烧毁元器件。为了更好地处理均流难题，以往加均流串联电抗器，噪音非常大，实际效果也不太好，一只一只开展比照，拧螺丝紧松，很盲目跟风，实际效果差，噪声大，能耗。大家采取的法子是：用计算机语言手机软件开展动态性主要参数挑选配对、序号，安装时按其号次序安装，很间单。每一只元器件上面刻着字，便于下拆换时参照。那样能使均流指数可做到0.85之上。为了更好地降低串联，采用大元器件。那样能够进一步提高均流度，并减少耗损，由于每一只元器件都存有一个 损耗， 这也是电子整流器的首要耗损。

§5.开启控制回路

现阶段，晶闸管开启电源电路有很多：仿真模拟IC集成化开启电源电路，在其中有国内IC KJ004（KJ009）； 進口IC有TCA785 ，787电源电路；数据开启（一种逻辑性集成ic）仿真模拟操纵，可同步锁相；单片机设计开启控制回路也愈来愈广泛运用，都可以PI调整。都能达到晶闸管的开启规定。

文中节选自株洲市三和整流器机械厂

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