晶閘管的選用
1、選擇晶閘管的類(lèi)型:晶閘管有多種類(lèi)型,應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的具體要求合理選用。
若用于交直流電壓控制、可控整流、交流調(diào)壓、逆變電源、開(kāi)關(guān)電源保護(hù)電路等,可選用普通單向晶閘管。
若用于交流開(kāi)關(guān)、交流調(diào)壓、交流電動(dòng)機(jī)線性調(diào)速、燈具線性調(diào)光及固態(tài)繼電器、固態(tài)接觸器等電路中,應(yīng)選用雙向晶閘管。
若用于交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速、斬波器、逆變電源及各種電子開(kāi)關(guān)電路等,可選用門(mén)極關(guān)斷晶閘管。
若用于鋸齒波發(fā)生器、長(zhǎng)時(shí)間延時(shí)器、過(guò)電壓保護(hù)器及大功率晶體管觸發(fā)電路等,可選用BTG晶閘管。
若用于電磁灶、電子鎮(zhèn)流器、超聲波電路、超導(dǎo)磁能儲(chǔ)存系統(tǒng)及開(kāi)關(guān)電源等電路,可選用逆導(dǎo)晶閘管。
若用于光電耦合器、光探測(cè)器、光報(bào)警器、光計(jì)數(shù)器、光電邏輯電路及自動(dòng)生產(chǎn)線的運(yùn)行電路,可選用光控晶閘管。
2、選擇晶閘管的主要參數(shù):晶閘管的主要參數(shù)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的具體要求而定。
所選晶閘管應(yīng)留有一定的功率裕量,其額定峰值電壓和額定電流(通態(tài)平均電流)均應(yīng)受控電路的工作電壓和工作電流1.5~2倍。
晶閘管的正向壓降、門(mén)極觸發(fā)電流及觸發(fā)電壓等參數(shù)應(yīng)符合應(yīng)用電路(指門(mén)極的控制電路)的各項(xiàng)要求,不能偏高或偏低,否則會(huì)影響晶閘管的正常工作。
晶閘管的發(fā)展歷史及制約因素
半導(dǎo)體的出現(xiàn)成為20世紀(jì)現(xiàn)代物理學(xué)其中一項(xiàng)重大的突破,標(biāo)志著電子技術(shù)的誕生。而由于不同領(lǐng)域的實(shí)際需要,促使半導(dǎo)體器件自此分別向兩個(gè)分支快速發(fā)展,其中一個(gè)分支即是以集成電路為代表的微電子器件,特點(diǎn)為小功率、集成化,作為信息的檢出、傳送和處理的工具;而另一類(lèi)就是電力電子器件,特點(diǎn)為大功率、快速化。1955年,美國(guó)通用電氣公司研發(fā)了世界上個(gè)以硅單晶為半導(dǎo)體整流材料的硅整流器(SR),1957年又開(kāi)發(fā)了全球用于功率轉(zhuǎn)換和控制的可控硅整流器(SCR)。由于它們具有體積小、重量輕、、壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì),尤其是SCR能以微小的電流控制較大的功率,令半導(dǎo)體電力電子器件成功從弱電控制領(lǐng)域進(jìn)入了強(qiáng)電控制領(lǐng)域、大功率控制領(lǐng)域。在整流器的應(yīng)用上,晶閘管迅速取代了整流器(引燃管),實(shí)現(xiàn)整流器的固體化、靜止化和無(wú)觸點(diǎn)化,并獲得的節(jié)能效果。從1960年始,由普通晶閘管相繼出了快速晶閘管、光控晶閘管、不對(duì)稱(chēng)晶閘管及雙向晶閘管等各種特性的晶閘管,形成一個(gè)龐大的晶閘管家族。
但晶閘管本身存在兩個(gè)制約其繼續(xù)發(fā)展的重要因素。一是控制功能上的欠缺,普通的晶閘管屬于半控型器件,通過(guò)門(mén)極(控制極)只能控制其開(kāi)通而不能控制其關(guān)斷,導(dǎo)通后控制極即不再起作用,要關(guān)斷切斷電源,即令流過(guò)晶閘管的正向電流小于維持電流。由于晶閘管的關(guān)斷不可控的特性,另外配以由電感、電容及開(kāi)關(guān)器件等組成的強(qiáng)迫換流電路,從而使裝置體積,成本增加,而且系統(tǒng)更為復(fù)雜、可靠性降低。二是因?yàn)榇祟?lèi)器件立足于分立元件結(jié)構(gòu),開(kāi)通損耗大,工作頻率難以提高,限制了其應(yīng)用范圍。1970年代末,隨著可關(guān)斷晶閘管(GTO)日趨成熟,成功克服了普通晶閘管的缺陷,標(biāo)志著電力電子器件已經(jīng)從半控型器件發(fā)展到全控型器件
可控硅特征
芯片與底板電氣絕緣
2500V交流電壓
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)封裝
全壓接結(jié)構(gòu),優(yōu)良的溫度特性和功率循環(huán)能力
350V以下模塊皆為強(qiáng)迫風(fēng)冷,400A以上模塊,既可選用風(fēng)冷,也可選用水冷。
安裝簡(jiǎn)單,使用維修方便
體積小,重量輕
真空+氫氣保護(hù)焊接技術(shù)
典型應(yīng)用
交直流電機(jī)控制
各種整流電源
工業(yè)加熱控制
調(diào)光
無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)
電機(jī)軟啟動(dòng)
靜止無(wú)功補(bǔ)償
電焊機(jī)
變頻器
UPS電源
電池充放電
普通晶閘管基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二極管整流電路屬于不可控整流電路。如果把二極管換成晶閘管,就可以構(gòu)成可控整流電路。以簡(jiǎn)單的單相半波可控整流電路為例,在正弦交流電壓U2的正半周期間,如果VS的控制極沒(méi)有輸入觸發(fā)脈沖Ug,VS仍然不能導(dǎo)通,只有在U2處于正半周,在控制極外加觸發(fā)脈沖Ug時(shí),晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。畫(huà)出它的波形(c)及(d),只有在觸發(fā)脈沖Ug到來(lái)時(shí),負(fù)載RL上才有電壓UL輸出。Ug到來(lái)得早,晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就早;Ug到來(lái)得晚,晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就晚。通過(guò)改變控制極上觸發(fā)脈沖Ug到來(lái)的時(shí)間,就可以調(diào)節(jié)負(fù)載上輸出電壓的平均值UL。在電工技術(shù)中,常把交流電的半個(gè)周期定為180°,稱(chēng)為電角度。這樣,在U2的每個(gè)正半周,從零值開(kāi)始到觸發(fā)脈沖到來(lái)瞬間所經(jīng)歷的電角度稱(chēng)為控制角α;在每個(gè)正半周內(nèi)晶閘管導(dǎo)通的電角度叫導(dǎo)通角θ。很明顯,α和θ都是用來(lái)表示晶閘管在承受正向電壓的半個(gè)周期的導(dǎo)通或阻斷范圍的。通過(guò)改變控制角α或?qū)ń铅?,改變?fù)載上脈沖直流電壓的平均值UL,實(shí)現(xiàn)了可控整流。