在電力電子行業(yè)經(jīng)常用到晶閘管，如進(jìn)相器、中頻爐等，經(jīng)常做維修的朋友都知道晶閘管有時(shí)會(huì)燒壞，那為什么燒壞呢？主要原因就是過(guò)壓過(guò)流擊穿，造成過(guò)壓過(guò)流的原因有時(shí)是負(fù)荷變化引起的，有時(shí)是操作者錯(cuò)誤的操作順序引起的，有時(shí)是晶閘管的保護(hù)電路不合適引起的。本文主要討論晶閘管的保護(hù)電路以供朋友們選擇。
晶閘管的保護(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(cè)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(guò)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(guò)電壓或過(guò)電流的數(shù)值。
晶閘管過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路圖
一.晶閘管的過(guò)流保護(hù)
晶閘管設(shè)備產(chǎn)生過(guò)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, 如整流晶閘管損壞, 觸發(fā)電路或控制系統(tǒng)有故障等; 其中整流橋晶閘管損壞類較為嚴(yán)重, 一般是由于晶閘管因過(guò)電壓而擊穿,造成無(wú)正、反向阻斷能力，它相當(dāng)于整流橋臂發(fā)生永久性短路，使在另外兩橋臂晶閘管導(dǎo)通時(shí)，無(wú)法正常換流，因而產(chǎn)生線間短路引起過(guò)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(guò)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(duì)地短路。
對(duì)于第一類過(guò)流，即整流橋內(nèi)部原因引起的過(guò)流，以及逆變器負(fù)載回路接地時(shí)，可以采用第一種保護(hù)措施，最常見(jiàn)的就是接入快速熔短器的方式。見(jiàn)圖1?？焖偃鄱唐鞯慕尤敕绞焦灿腥N，其特點(diǎn)和快速熔短器的額定電流見(jiàn)表1。
圖1：快速熔短器的接入方法
2. 對(duì)于第二類過(guò)流，即整流橋負(fù)載外電路發(fā)生短路而引起的過(guò)電流，則應(yīng)當(dāng)采用電子電路進(jìn)行保護(hù)。常見(jiàn)過(guò)流保護(hù)原理圖如下
圖2：過(guò)流保護(hù)原理圖
二.晶閘管的過(guò)壓保護(hù)
晶閘管設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)受到由交流供電電網(wǎng)進(jìn)入的操作過(guò)電壓和雷擊過(guò)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(guò)電壓出現(xiàn)。
1.過(guò)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。見(jiàn)圖3和圖4。
2. 過(guò)電壓保護(hù)的第二種方法是采用電子電路進(jìn)行保護(hù)。常見(jiàn)的電子保護(hù)原理圖如下：
圖5：過(guò)壓保護(hù)原理圖
三.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
晶閘管初開(kāi)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/s的擴(kuò)展速度將電流擴(kuò)展到整個(gè)陰極面，若晶閘管開(kāi)通時(shí)電流上升率di/dt過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致pn結(jié)擊穿，必須限制晶閘管的電流上升率使其在合適的范圍內(nèi)。其有效辦法是在晶閘管的陽(yáng)極回路串聯(lián)入電感。如下圖:
圖6：串聯(lián)電感抑制回路
2.電壓上升率dv/dt的抑制
加在晶閘管上的正向電壓上升率dv/dt也應(yīng)有所限制,如果dv/dt過(guò)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：
圖7：并聯(lián)r—c阻容吸收回路
晶閘管過(guò)壓過(guò)流保護(hù)主要就是以上這些電路圖，做好以上這些保護(hù)電路，設(shè)備的故障率會(huì)很大降低.