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公司新闻
可控硅整流器的特点优势及应用分析
2023-06-19IP属地 湖北48

  晶闸管整流器是一种基于晶闸管(电力电子功率器件)和智能数字控制电路的功率控制电器。它具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等优点。NX70系列晶闸管整流器通过控制电压、电流、功率实现精确控温。凭借其先进的数字控制算法,它优化了电能使用效率。它在节约电能方面起着重要的作用。

  1.整流器元件(晶闸管)

  简单来说:整流器就是通过整流元件将单相或三相正弦交流电流变成稳定可调的单向DC电流。其实现条件主要依靠整流器、晶闸管等元件通过整流。此外,还有许多整流器件,如:可关断晶闸管GTO、反向晶闸管、双向晶闸管、整流模块、功率模块IGBT、SIT、MOSFET等。这里只讨论晶闸管。

  晶闸管,又称晶闸管,通常称为晶闸管。它是一种功率半导体器件。由于其效率高、控制特性好、寿命长、体积小,自60年代以来发展迅速,已形成一门独立的学科。“晶闸管交流技术”。晶闸管发展到今天,技术已经非常成熟,质量更好,成品率大大提高,正在向高压大电流方向发展。目前国内晶闸管额定电流可达5000A,国外较大。我国韶山电力机车装载了我国研制的大功率晶闸管。

  晶闸管的应用;

  第一,可控整流

  就像二极管整流器一样,可以把交流整流成DC,在交流电压不变的情况下,方便控制DC输出电压的大小,实现交流变DC整流。

  二、交流电压调节和功率调节

  利用晶闸管的开关特性来代替老式的接触式调压器、感应式调压器和饱和电抗器进行调压。为了消除晶闸管交流调压产生的高次谐波,出现了一种过零触发器来实现负载交流功率的无级调节,即晶闸管调功器。沟通——可变沟通。

  三、逆变器和变频

  DC输电:将三相高压交流电整流成高压DC,由高压DC远距离输送,以减少损耗,增加电网稳定性,再由逆变器将DC高压转换成50HZ的三相交流电。DC-AC

  交流电机中频加热和变频调速,串励调速,交变频交流。

  四、斩波调压(脉冲调压)

  斩波调压是DC和可变DC之间的转换,用于城市有轨电车、电力机车、电瓶车、叉车(叉车)、电动汽车等。高频电源用于电火花加工。

  五、无触点电力静态开关(固态开关)

  作为功率开关元件,替代接触器和继电器用于高开关频率场合。

  晶闸管导通条件:

  晶闸管加正向阳极电压后,在栅极加适当的正向栅极电压使晶闸管导通,称为触发。一旦晶闸管被触发并导通,栅极就失去了控制功能。通常,只需在栅极上加一个正向脉冲电压,称为触发电压。在一定条件下,门极可以触发晶闸管导通,但不能关断。为了恢复导通晶闸管的阻断,可以降低阳极电压或增加负载电阻,使流过晶闸管的阳极电流降低到保持电流(IH)(当门极关断时,晶闸管会从较大的导通状态电流下降到恰好需要保持晶闸管导通的阳极电流,称为保持电流),然后电流突然下降到零,再升高电压或降低负载电阻, 并且电流不再增加,表明晶闸管已经恢复阻断。

  根据晶闸管阳极的伏安特性,可以概括如下:

  1.当门极关断时,晶闸管的正向漏电流比一般硅二极管的大,且随管正向阳极电压的增加而增加。当阳极电压足够高时,晶闸管就会导通,这就是所谓的正向导通或“硬导通”。反复用力打开会损坏管道。

  2.晶闸管加正向阳极电压后,还必须加触发电压,才能产生足够的触发电流,使晶闸管由阻断变为导通。当触发电流不够时,电子管不会导通,但正向漏电流会随着增加而显著增加。晶闸管只能稳定工作在关断和导通两种状态,没有中间状态,因此具有双稳态开关特性。它是一种理想的无触点功率开关元件。

  3.一旦晶闸管导通,栅极就完全失去控制功能。要关断晶闸管,必须使阳极电流为“保持电流”。对于阻性负载,只需使管的阳极电压降至零即可。为了保证晶闸管可靠、快速关断,通常在管的阳极电压降至零后的一定时间内加上反向电压。

  晶闸管的主要特性参数

  1.正向和反向重复峰值电压-额定电压(以较小者为准,VDRM或VRRM)

  2.额定通态平均电流it()-额定电流(正弦半波平均值)

  3.栅极触发电流IGT,栅极触发电压UGT,(受温度变化影响)

  4.通态平均电压UT()是管电压降。

  5.保持电流IH并阻断电流i1

  6.开启和关闭时间

  晶闸管的选择:

  晶闸管过载能力差,要根据实际电流乘以1.5~3倍,即电流裕度。通常按平均电流IT()选取,额定电流的有效值ITe(均方根值)为平均电流的1.57倍。

  波形系数Kf=Ite/IT()=1.57。

  额定电压应为实际工作中可能电压的2~3倍,即电压裕度。

  同时,应增加必要的防护措施。

  栅极触发电流:几十毫安到几百毫安,离开这个范围可能会误触发或者难以触发。

  栅极触发电压:约3V。

  台面可分为凹台和凸台,散热器与此有关。

  2.主电路类型和多相整流

  首先,单相

  1.单相半波可控整流电路

  2.单相全波可控整流电路(双半波)

  3.单相半控桥式可控整流电路

  4.单相桥式可控整流电路

  第二和第三阶段

  1.三相半波可控整流电路

  2.三相桥式全控整流电路

  3.三相桥式半控整流电路

  4.三相全控桥式同相反并联整流电路

  5.带平衡的双反星形电抗器可控整流电路。

  6.平衡δ/y ┻ y+y ┻ y双反星形电抗器全电路同相反并联可控整流

  第三,多相整流

  多相整流可以大大降低高次谐波电流,减少对电网的污染。

  三相桥式和双反起动电路都可以形成多相整流。例如12、24、36和48个脉冲,即一个交流周期中DC脉冲的数量。一般来说,24脉冲以上的变压器结构比较复杂,整个变压器的阀侧铜排比较多,带来一些其他的困难。大容量机组可以使用多个整流机组,通过移相相位差和并联运行实现多相整流。

  保护

  晶闸管本身在选择时已经准备了大的电流和电压裕度。为了使整流器可靠地工作,必须增加各种保护。过流、限流、过压、快速熔断、元器件损坏、水压异常、水温高、缺相、缺分支、桥臂过热、防雷、控制电路失控过流、过压等。整个变压器中的轻、重气体油温异常。

  (1)晶闸管关断过电压(换相过电压、空穴积累效应过电压)及保护。

  晶闸管开通和关断时,线路电感(主要是变压器漏电感LB)释放能量产生过电压。因为晶闸管在导通时充满载流子,在关断过程中,在管的反向作用下,正向电流下降到零,载流子留在元件中。在反向电压的作用下,这些载流子瞬间产生较大的反向电流,使得剩余的载流子迅速消失。此时反向电流减小,即diG/dt极大,感应电势很大。此电位与电源串联,反向施加于已恢复阻断的元件,可能导致晶闸管反向击穿。这就是关断过压(换向过压)。该值可达工作电压的5~6倍。保护措施:在晶闸管两端并联阻容吸收电路。

  (2)交流侧过电压及其保护

  由于交流侧电路开通或关断时的瞬态过程,会产生操作过电压。高压合闸瞬间,由于原边级间的分布电容,原边高压通过电容耦合到副边,产生瞬时过电压。措施:通过在三相变压器次级星形的中点和地之间并联一个适当的电容,可以显著降低这种过电压。当与整流器并联的其它负载被切断时,由于电源回路的电感而产生感应电势过电压。当变压器空载并且电源电压过零时,初级开关被接通,并且由于变压器激励电流的突然变化,在次级中感应出高的瞬时电压, 并且该电压的峰值可以达到工作电压的6倍以上。雷击或电网侵入引起的过电压,即偶发性浪涌电压,必须加阻容吸收电路保护。

  (3) DC侧过电压及保护

  当负载断开或即将熔断时,储存在变压器中的磁场能量会产生过电压。显然,交流侧的阻容吸收保护电路可以抑制这种过电压,但由于过载变压器中储存的能量大于空载变压器中的能量,所以不能完全消除。措施:压敏吸收通常可用于保护。

  (4)过电流保护

  一般会加一个快速保险丝进行保护。其实不能保护晶闸管,只能保护变压器线圈。

  (5)电压和电流上升速率的限制

  4.均流和晶闸管选择

  均流不好,容易烧坏元器件。为了解决均流问题,过去加了一个均流电抗器,噪音很大,效果也不好。一颗一颗的拧紧螺丝,盲目,无效,噪音大,耗能多。我们采用的方法是:用计算机程序软件对动态参数进行筛选、匹配、编号,组装时按其编号的顺序进行组装,非常简单。每个部件都刻有文字,供下次更换时参考。这样可以使均流系数达到0.85以上。为了减少并联,选用大部件。这样可以进一步提高均流,降低损耗,因为每个元件都有压降,这也是整流器的主要损耗。

  5.触发控制电路

  目前可控硅触发电路有很多:模拟IC集成触发电路,包括国产IC kj 004(kj 009);进口IC有TCA 785,787电路;数字触发器(一个逻辑芯片)模拟控制,可以同步锁相;单片机的触发控制电路应用越来越广泛,可以用PI调节。能够满足可控硅的触发要求。