1、晶闸管应用基础知识主讲：杨传东主讲：杨传东符号符号AKGGKP1P2N1N2APPNNNPAGK一、晶闸管结构与特性一、晶闸管结构与特性1.1.结构结构示意图示意图1.2.特性特性UIVRRMIHVDRMIFIG1=0AIG2IG3IG3IG2IG1正向正向反向反向V-阳极、阴极间的电压阳极、阴极间的电压 I-阳极电流阳极电流VRSM反向击穿电压反向击穿电压导通后管压降约小于导通后管压降约小于2V额定正向额定正向平均电流平均电流维持电流维持电流VDSM正向转折电压正向转折电压（1）晶闸管具有单向导电性。）晶闸管具有单向导电性。若使其关断，必须降低若使其关断，必须降低 VAK 或加大回路或加大回
2、路电阻，把阳极电流减小到维持电流以下。电阻，把阳极电流减小到维持电流以下。晶闸管正向导通条件：晶闸管正向导通条件：A、K间加正向电间加正向电压，压，G、K间加触发信号。间加触发信号。1.3.晶闸管简要工作原理晶闸管简要工作原理（2）晶闸管一旦导通，控制极失去作用。）晶闸管一旦导通，控制极失去作用。2.1.VDRM：断态重复峰值电压：断态重复峰值电压VDSM：断态不重复峰值电压：断态不重复峰值电压，又称正向转折电压。，又称正向转折电压。晶闸管耐压值。一般取晶闸管耐压值。一般取 VDRM=80%VDSM。普通晶闸管普通晶闸管VDRM 为为 100V-6500V，常用，常用300V-3000V二、晶
3、闸管主要参数二、晶闸管主要参数VIIHIF额定额定正向正向平均平均电流电流VDSM正向转折正向转折电压电压VRSM反向击穿电压反向击穿电压VDRM控制极断路时，可以重复作用在晶闸管上的反向重复电控制极断路时，可以重复作用在晶闸管上的反向重复电压。一般取压。一般取URRM=80%URSM。普通晶闸管。普通晶闸管URRM为为100V-6500VURSM:反向不重复峰值电压反向不重复峰值电压2.2.URRM：反向重复峰值电压：反向重复峰值电压VIIHIF额定额定正向正向平均平均电流电流VDSM正向转折正向转折电压电压VRSM反向击穿电压反向击穿电压VDRMVRRMITAV含义含义it 2 ITAVm
4、mTAVIttdII0)(sin21 2.3.ITAV：通态平均电流：通态平均电流 环境温度为环境温度为40。C时时,在在 电阻性负载、单相工频电阻性负载、单相工频 正弦正弦半波、导电角不小于半波、导电角不小于170o的电路中，晶闸管允许的最大的电路中，晶闸管允许的最大通态平均电流。普通晶闸管通态平均电流。普通晶闸管 ITAV 为为100A-5000A。2.4.VTM：通态峰值压降：通态峰值压降2.6.VGT、IGT：控制极触发电压和电流：控制极触发电压和电流 在规定的条件下，通过在规定的条件下，通过3倍左右正弦半波平均电流倍左右正弦半波平均电流时，晶闸管阳、时，晶闸管阳、阴两极间的电压平均值
5、。对于电力可阴两极间的电压平均值。对于电力可控硅一般为控硅一般为2V左右。左右。2.5.IH：维持电流：维持电流 在室温下，控制极开路、晶闸管被触发导通后，维在室温下，控制极开路、晶闸管被触发导通后，维持导通状态所必须的最小电流。一般为几十到一百多毫持导通状态所必须的最小电流。一般为几十到一百多毫安。安。在室温下，阳极电压为直流在室温下，阳极电压为直流 6V 时，使晶闸管完全通时，使晶闸管完全通所必须的最小控制极直流电压、电流所必须的最小控制极直流电压、电流。一般。一般VGT为为 15V，IGT 为几十到几百毫安。为几十到几百毫安。2.7.dv/dt 断态电压临界上升率断态电压临界上升率 在额
6、定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通态转在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通态转换的外加电压最大上升率换的外加电压最大上升率2.8.di/dt 通态电流临界上升率通态电流临界上升率 指在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上指在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率。如果电流上升太快，则晶闸管刚一开通，便会有很大的电流集升率。如果电流上升太快，则晶闸管刚一开通，便会有很大的电流集中在门极附近的小区域内，从而造成局部过热而使晶闸管损坏中在门极附近的小区域内，从而造成局部过热而使晶闸管损坏。2.9.其他参数其他参数：ITSM：浪涌电流浪涌
7、电流 Qrr：反向恢复电荷；反向恢复电荷；VGD：门极不触发电压门极不触发电压 IL:擎住电流擎住电流 晶闸管合计有差不多三十几个参数，以上是常用参数。晶闸管合计有差不多三十几个参数，以上是常用参数。直径直径40mm晶晶 闸闸 管管 参参 数数 示示 例例三、晶闸管及其模块型号三、晶闸管及其模块型号额定电压级别：额定电压级别：VDRM额定通态平均电流：额定通态平均电流：ITAV晶闸管类型晶闸管类型P-普通晶闸管普通晶闸管K-快速晶闸管快速晶闸管S-双向晶闸管双向晶闸管晶闸管晶闸管K晶闸管型号命名规则晶闸管型号命名规则模块型号命名规则模块型号命名规则模块的电路形式模块的电路形式串联串联 共阴极共
8、阴极 共阳极共阳极反并联反并联 三相共阴极三相共阴极三相共阳极三相共阳极单相桥单相桥 三相桥三相桥四、晶闸管常见外型四、晶闸管常见外型模块及功率组件常见外型模块及功率组件常见外型五、晶闸管的应用五、晶闸管的应用l 5.1.中频感应加热电源中频感应加热电源l 晶闸管中频电源基本替代了传统的中频电动发电机组，广泛应用于热加工领域。中频电源至今仍主要采用快速或高频晶闸管，频率为3008000 HZ，单机功率为254000KW。l 5.2.电化学和电热用电源电化学和电热用电源l 电化学应用电化学应用：l1、水溶液电解制取金属，如金、银、铜、锌、锡、铅等。l2、水溶液电解制取非金属（电解食盐 水），如氯
9、、氢、等。l3、熔融盐电解制取金属，如铝、钛、镁、钠、钾等。l4、电热化学制取非金属，如黄磷，石墨电极、碳化钙等。l5、电热化学制取金属，如铁,钢，铁合金等。l6、表面电解加工与处理，如电镀等。l7、界面电化学，如电泳，电渗析等。l l 电化学和电热用电源要求器件电流较电化学和电热用电源要求器件电流较大，电压不高，器件的触发参数及耐压一大，电压不高，器件的触发参数及耐压一致性要求较高。重点解决器件并联使用中致性要求较高。重点解决器件并联使用中均流的问题。均流的问题。5.3 焊接电源焊接电源l 焊接电源的主电路形式：焊接电源的主电路形式：l 常见的有晶闸管整流焊接电源、晶闸管逆变焊接电源等。KP
10、、KK、ZP、ZK系列晶闸管在其中均有应用。5.3.1.晶闸管整流焊接电源晶闸管整流焊接电源带平衡电抗器的六相双反星形可控整流电路和三相全控桥整流电路5.3.2 移相式晶闸管焊接电源移相式晶闸管焊接电源移相式晶闸管焊接电源移相式晶闸管焊接电源5.3.3.电容储能式晶闸管焊机电容储能式晶闸管焊机 电容储能式晶闸管焊机电容储能式晶闸管焊机（电阻焊、碰焊、点焊）（电阻焊、碰焊、点焊）5.3.4.晶闸管逆变弧焊电源晶闸管逆变弧焊电源晶闸管逆变弧焊电源晶闸管逆变弧焊电源5.4.电机用可控硅电源电机用可控硅电源l 1、可控硅直流电源可用于发电机、同步电动机、直流电机的励磁。l 2、可控硅反并联组件用于电动
11、机软起动装置、电机频繁倒向开关装置（主 要用于轧钢生产线）l 3、晶闸管直流不可逆传动系统主要用于造纸、印刷等轻工业。l 4、晶闸管直流可逆传动系统主要用于轧机、龙门刨等。l 5、晶闸管交流串级调速；晶闸管直流牵引。l 6、晶闸管斩波器用于线绕电机的启动、调速。l 7、晶闸管交流调压器实现大功率三相异步电动机的软启动。l l 关键词：关键词：励磁励磁 传动传动 软起动软起动5.4.1.励磁励磁励磁的两种方式：励磁的两种方式：GGS 调节器 自励发电机调节器GST他励发电机励磁广泛应用于各类风力、水力发电等场合励磁广泛应用于各类风力、水力发电等场合5.4.2.传动及牵引传动及牵引l 传动牵引原理
12、：传动牵引原理：换向换向 调速调速 控制控制l 大量使用于矿山、钢铁、机车等行业大量使用于矿山、钢铁、机车等行业5.4.3.软起动软起动l 软起动原理软起动原理：利用晶闸管可以相控，改变晶闸管导通的相位角进行交流调压。我们知道电机转子上的力矩是与加在定子上电压的平方成正比的，因此改变加在电机定子绕组上的电压可改变电机转子上的转矩，从而可根据电机负载的具体情况设定电机的起动电流。电压等级从380伏到10KV。5.5.静态无功补偿静态无功补偿l 静态无功补偿静态无功补偿SVC包括：包括：l 机械投切电容器（MSC）l 机械投切电抗器（MSR）l 自饱和电抗器（SR）l 晶闸管控制电抗器（TCR）l
13、 晶闸管投切电容器（TSC）l 晶闸管投切电抗器（TSR）l 在线补偿与集中补偿为主要方式在线补偿与集中补偿为主要方式 晶闸管投切电容器（晶闸管投切电容器（TSC）几种形式）几种形式5.6.大功率直流电源大功率直流电源主要应用于直流屏及静电除尘电源等场合主要应用于直流屏及静电除尘电源等场合静电除尘静电除尘的机理是使空间电场发生电晕放电，产生大量的自由电子和负的机理是使空间电场发生电晕放电，产生大量的自由电子和负离子，它们与污染空气中的粉尘碰撞形成带负电粒子受到空间电场静电吸引离子，它们与污染空气中的粉尘碰撞形成带负电粒子受到空间电场静电吸引而被正极性的集尘极捕集，再由清灰装置定时清理，从而净化
14、空气。广泛应而被正极性的集尘极捕集，再由清灰装置定时清理，从而净化空气。广泛应用于水泥、矿山、纺织、钢铁等行业。用于水泥、矿山、纺织、钢铁等行业。直流屏柜与控制原理简图直流屏柜与控制原理简图 直流屏柜直流屏柜是直流电源操作系统的简称，它为控制负荷和动力负荷以及直流照明负荷等提供电源，是当代电力系统控制、保护的基础。主要应用于电力系统中小型发电站、水电站、各类变电站和其他使用直流设备的用户。5.7.光伏专用防反充及旁路二极管模块光伏专用防反充及旁路二极管模块防反充二极管模块防反充二极管模块的作用之一是防止太阳能电池组件或方阵在不发电时，蓄电池的电流反过来向组件或方阵倒送，不仅消耗能量，而且会使组
15、件或方阵发热甚至损坏；作用之二是在电池方阵中防止各支路之间的电流倒送。因为并联各支路的输出电压不可能绝对相等，各支路电压总有高低之差，或者某一支路故障、阴影遮蔽等使得该支路的输出电压降低，高电压支路的电流就会流向低电压支路，甚至使方阵总体输出电压的降低，防反二极管可以有效避免上述情况的发生。光伏旁路二极管模块光伏旁路二极管模块l 旁路二极管模块旁路二极管模块的作用是防止方阵中的某个组件或组件中的某一部分被阴影遮挡或出现故障停止发电时，在该组件旁路二极管两端会形成正向偏压使二极管导通，组件串工作电流绕过故障组件，经二极管流过，不影响其他正常组件的发电，同时也保护旁路组件避免受到较高的正向偏压或由
16、于“热板效应”发热而损坏。l当电池片正常工作时，旁路二极管截止，对电路不产生任何作用；若与旁路二极管并联的电池片组存在非正常工作的电池片时，整个线路电流将有最小电流电池片决定，而电流大小由电池片遮蔽面积决定，若反偏压高于电池片最小电压时，旁路二极管导通，此时，非正常工作电池片被短路。5.8 直流输变电系统直流输变电系统一、为什么要直流输变电？一、为什么要直流输变电？1、输电电压等级在不断提高，从原来的110KV、220KV、500KV、700KV提高到800KV到1000KV;2、被绝缘皮隔开的金属芯线和水（或大地）构成了电容器，在交流输电的情况下，这个电容对输电线路的受电端起旁路作用，随着电
17、缆增长，旁路电容会增大到交流几乎送不出去的程度；3、解决电力网内多发电机同步运行同步困难的技术难题，因为直流输电不存在同步问题。二、直流输变电的基本思路二、直流输变电的基本思路 现代的直流输变电，只是输电这个环节是直流，发电仍然是交流。在输电线路的起端有专用的换流设备（整流站）将交流变化为直流，在输电线路的末端再通过换流设备（逆变站）将直流变换为交流。换换流设备的核心器件就是晶闸管换流阀组。流设备的核心器件就是晶闸管换流阀组。三、直流输变电的系统构成三、直流输变电的系统构成 交流发电站整流站直流输电系统逆变站交流输电系统 直流输变电系统的构成直流输变电系统的构成直流输变电用晶闸管及其阀组直流输变电用晶闸管及其阀组晶闸管封装结构晶闸管阀组 祝大家工作、生活愉快！祝大家工作、生活愉快！
