可控硅的保護(hù)電路,大致可以分為兩種情況:一種是在適當(dāng)?shù)牡胤桨惭b保護(hù)器件,例如,R-C阻容吸收回路、限流電感、快速熔斷器、壓敏電阻或硒堆等。再一種則是采用電子保護(hù)電路,檢測設(shè)備的輸出電壓或輸入電流,當(dāng)輸出電壓或輸入電流超過允許值時(shí),借助整流觸發(fā)控制系統(tǒng)使整流橋短時(shí)內(nèi)工作于有源逆變工作狀態(tài),從而抑制過電壓或過電流的數(shù)值。
1. 過流保護(hù)
可控硅設(shè)備產(chǎn)生過電流的原因可以分為兩類:一類是由于整流電路內(nèi)部原因, 如整流可控硅損壞, 觸發(fā)電路或控制系統(tǒng)有故障等; 其中整流橋可控硅損壞類較為嚴(yán)重, 一般是由于可控硅因過電壓而擊穿,造成無正、反向阻斷能力,它相當(dāng)于整流橋臂發(fā)生永久性短路,使在另外兩橋臂可控硅導(dǎo)通時(shí),無法正常換流,因而產(chǎn)生線間短路引起過電流.另一類則是整流橋負(fù)載外電路發(fā)生短路而引起的過電流,這類情況時(shí)有發(fā)生,因?yàn)檎鳂虻呢?fù)載實(shí)質(zhì)是逆變橋, 逆變電路換流失敗,就相當(dāng)于整流橋負(fù)載短路。另外,如整流變壓器中心點(diǎn)接地,當(dāng)逆變負(fù)載回路接觸大地時(shí),也會(huì)發(fā)生整流橋相對地短路。
2.可控硅的過壓保護(hù)
可控硅設(shè)備在運(yùn)行過程中,會(huì)受到由交流供電電網(wǎng)進(jìn)入的操作過電壓和雷擊過電壓的侵襲。同時(shí),設(shè)備自身運(yùn)行中以及非正常運(yùn)行中也有過電壓出現(xiàn)。過電壓保護(hù)的第一種方法是并接R-C阻容吸收回路,以及用壓敏電阻或硒堆等非線性元件加以抑制。過電壓保護(hù)的第二種方法是采用電子電路進(jìn)行保護(hù)。
3. 電流上升率、電壓上升率的抑制保護(hù)
(1)電流上升率di/dt的抑制
可控硅初開通時(shí)電流集中在靠近門極的陰極表面較小的區(qū)域,局部電流密度很大,然后以0.1mm/μs的擴(kuò)展速度將電流擴(kuò)展到整個(gè)陰極面,若可控硅開通時(shí)電流上升率di/dt過大,會(huì)導(dǎo)致PN結(jié)擊穿,必須限制可控硅的電流上升率使其在合適的范圍內(nèi)。其有效辦法是在可控硅的陽極回路串聯(lián)入電感。如下圖:
(2).電壓上升率dv/dt的抑制
加在可控硅上的正向電壓上升率dv/dt也應(yīng)有所限制,如果dv/dt過大,由于晶閘管結(jié)電容的存在而產(chǎn)生較大的位移電流,該電流可以實(shí)際上起到觸發(fā)電流的作用,使晶閘管正向阻斷能力下降,嚴(yán)重時(shí)引起晶閘管誤導(dǎo)通。為抑制dv/dt的作用,可以在晶閘管兩端并聯(lián)R-C阻容吸收回路。如下圖:
4.為什么要在可控硅兩端并聯(lián)阻容網(wǎng)絡(luò)
在實(shí)際可控硅電路中,常在其兩端并聯(lián)RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)常稱為RC阻容吸收電路??煽毓栌幸粋€(gè)重要特性參數(shù)-斷態(tài)電壓臨界上升率dlv/dlt。它表明可控硅在額定結(jié)溫和門極斷路條件下,使可控硅從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)的最低電壓上升率。若電壓上升率過大,超過了可控硅的電壓上升率的值,則會(huì)在無門極信號的情況下開通。即使此時(shí)加于可控硅的正向電壓低于其陽極峰值電壓,也可能發(fā)生這種情況。因?yàn)榭煽毓杩梢钥醋魇怯扇齻€(gè)PN結(jié)組成。在可控硅處于阻斷狀態(tài)下,因各層相距很近,其J2結(jié)結(jié)面相當(dāng)于一個(gè)電容C0。當(dāng)可控硅陽極電壓變化時(shí),便會(huì)有充電電流流過電容C0,并通過J3結(jié),這個(gè)電流起了門極觸發(fā)電流作用。如果可控硅在關(guān)斷時(shí),陽極電壓上升速度太快,則C0的充電電流越大,就有可能造成門極在沒有觸發(fā)信號的情況下,可控硅誤導(dǎo)通現(xiàn)象,即常說的硬開通,這是不允許的。因此,對加到可控硅上的陽極電壓上升率應(yīng)有一定的限制。為了限制電路電壓上升率過大,確??煽毓璋踩\(yùn)行,常在可控硅兩端并聯(lián)RC阻容吸收網(wǎng)絡(luò),利用電容兩端電壓不能突變的特性來限制電壓上升率。因?yàn)殡娐房偸谴嬖陔姼械?變壓器漏感或負(fù)載電感),所以與電容C串聯(lián)電阻R可起阻尼作用,它可以防止R、L、C電路在過渡過程中,因振蕩在電容器兩端出現(xiàn)的過電壓損壞可控硅。同時(shí),避免電容器通過可控硅放電電流過大,造成過電流而損壞可控硅。由于可控硅過流過壓能力很差,如果不采取可靠的保護(hù)措施是不能正常工作的。
5.可控硅的選型
(1)正反電壓選擇
(2).選擇額定工作電流
(3).門極(控制極)選擇
(4).選擇關(guān)斷時(shí)間(tg)
(5).電壓上升率(dv/dt)和電流上升率(di/dt)
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