晶閘管的保護(hù)措施

1、 過(guò)電壓保護(hù)

　　晶閘管對(duì)過(guò)電壓很敏感，當(dāng)正向電壓超過(guò)其斷態(tài)重復(fù)峰值電壓U_DRM一定值時(shí)晶閘管就會(huì)誤導(dǎo)通，引發(fā)電路故障；當(dāng)外加反向電壓超過(guò)其反向重復(fù)峰值電壓U_RRM一定值時(shí)，晶閘管就會(huì)立即損壞。因此，必須研究過(guò)電壓的產(chǎn)生原因及抑制過(guò)電壓的方法。

　　過(guò)電壓產(chǎn)生的原因主要是供給的電功率或系統(tǒng)的儲(chǔ)能發(fā)生了激烈的變化，使得系統(tǒng)來(lái)不及轉(zhuǎn)換，或者系統(tǒng)中原來(lái)積聚的電磁能量來(lái)不及消散而造成的。主要發(fā)現(xiàn)為雷擊等外來(lái)沖擊引起的過(guò)電壓和開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉引起的沖擊電壓兩種類型。由雷擊或高壓斷路器動(dòng)作等產(chǎn)生的過(guò)電壓是幾微秒至幾毫秒的電壓尖峰，對(duì)晶閘管是很危險(xiǎn)的。由開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉引起的沖擊電壓又分為如下幾類：

　?。?）交流電源接通、斷開(kāi)產(chǎn)生的過(guò)電壓   例如，交流開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉、交流側(cè)熔斷器的熔斷等引起的過(guò)電壓，這些過(guò)電壓由于變壓器繞組的分布電容、漏抗造成的諧振回路、電容分壓等使過(guò)電壓數(shù)值為正常值的2至10多倍。一般地，開(kāi)閉速度越快過(guò)電壓越高，在空載情況下斷開(kāi)回路將會(huì)有更高的過(guò)電壓。

　　（2）直流側(cè)產(chǎn)生的過(guò)電壓   如切斷回路的電感較大或者切斷時(shí)的電流值較大，都會(huì)產(chǎn)生比較大的過(guò)電壓。這種情況常出現(xiàn)于切除負(fù)載、正在導(dǎo)通的晶閘管開(kāi)路或是快速熔斷器熔體燒斷等原因引起電流突變等場(chǎng)合。

　?。?）換相沖擊電壓   包括換相過(guò)電壓和換相振蕩過(guò)電壓。換相過(guò)電壓是由于晶閘管的電流降為0時(shí)器件內(nèi)部各結(jié)層殘存載流子復(fù)合所產(chǎn)生的，所以又叫載流子積蓄效應(yīng)引起的過(guò)電壓。換相過(guò)電壓之后，出現(xiàn)換相振蕩過(guò)電壓，它是由于電感、電容形成共振產(chǎn)生的振蕩電壓，其值與換相結(jié)束后的反向電壓有關(guān)。反向電壓越高，換相振蕩過(guò)電壓也越大。

　　針對(duì)形成過(guò)電壓的不同原因，可以采取不同的抑制方法，如減少過(guò)電壓源，并使過(guò)電壓幅值衰減；抑制過(guò)電壓能量上升的速率，延緩已產(chǎn)生能量的消散速度，增加其消散的途徑；采用電子線路進(jìn)行保護(hù)等。目前最常用的是在回路中接入吸收能量的元件，使能量得以消散，常稱之為吸收回路或緩沖電路。

　?。?）阻容吸收回路   通常過(guò)電壓均具有較高的頻率，因此常用電容作為吸收元件，為防止振蕩，常加阻尼電阻，構(gòu)成阻容吸收回路。阻容吸收回路可接在電路的交流側(cè)、直流側(cè)，或并接在晶閘管的陽(yáng)極與陰極之間。吸收電路最好選用無(wú)感電容，接線應(yīng)盡量短。

　?。?）由硒堆及壓敏電阻等非線性元件組成吸收回路  上述阻容吸收回路的時(shí)間常數(shù)RC是固定的，有時(shí)對(duì)時(shí)間短、峰值高、能量大的過(guò)電壓來(lái)不及放電，抑制過(guò)電壓的效果較差。因此，一般在變流裝置的進(jìn)出線端還并有硒堆或壓敏電阻等非線性元件。硒堆的特點(diǎn)是其動(dòng)作電壓與溫度有關(guān)，溫度越低耐壓越高；另外是硒堆具有自恢復(fù)特性，能多次使用，當(dāng)過(guò)電壓動(dòng)作后硒基片上的灼傷孔被溶化的硒重新覆蓋，又重新恢復(fù)其工作特性。壓敏電阻是以氧化鋅為基體的金屬氧化物非線性電阻，其結(jié)構(gòu)為兩個(gè)電極，電極之間填充的粒徑為10~50μm的不規(guī)則的ZNO微結(jié)晶，結(jié)晶粒間是厚約1μm的氧化鉍粒界層。這個(gè)粒界層在正常電壓下呈高阻狀態(tài)，只有很小的漏電流，其值小于100μA。當(dāng)加上電壓時(shí)，引起了電子雪崩，粒界層迅速變成低阻抗，電流迅速增加，泄漏了能量，抑制了過(guò)電壓，從而使晶閘管得到保護(hù)。浪涌過(guò)后，粒界層又恢復(fù)為高阻態(tài)。壓敏電阻的特性主要由下面幾個(gè)參數(shù)來(lái)表示。

　　標(biāo)稱電壓：指壓敏電阻流過(guò)1mA直流電流時(shí)，其兩端的電壓值。{{分頁(yè)}}

　　通流容量：是用前沿8微秒、波寬20微秒的波形沖擊電流，每隔5分鐘沖擊1次，共沖擊10次，標(biāo)稱電壓變化在-10%以內(nèi)的最大沖擊電流值來(lái)表示。

　　因?yàn)檎５膲好綦娮枇＝鐚又挥幸欢ù笮〉姆烹娙萘亢头烹姶螖?shù)，標(biāo)稱電壓值不僅會(huì)隨著放電次數(shù)增多而下降，而且也隨著放電電流幅值的增大而下降，當(dāng)大到某一電流時(shí)，標(biāo)稱電壓下降到0，壓敏電阻出現(xiàn)穿孔，甚至炸裂；因此必須限定通流容量。

　　漏電流：指加一半標(biāo)稱直流電壓時(shí)測(cè)得的流過(guò)壓敏電阻的電流。

　　由于壓敏電阻的通流容量大，殘壓低，抑制過(guò)電壓能力強(qiáng)；平時(shí)漏電流小，放電后不會(huì)有續(xù)流，元件的標(biāo)稱電壓等級(jí)多，便于用戶選擇；伏安特性是對(duì)稱的，可用于交、直流或正負(fù)浪涌；因此用途較廣。

2、  過(guò)電流保護(hù)

　　由于半導(dǎo)體器件體積小、熱容量小，特別像晶閘管這類高電壓大電流的功率器件，結(jié)溫必須受到嚴(yán)格的控制，否則將遭至徹底損壞。當(dāng)晶閘管中流過(guò)大于額定值的電流時(shí)，熱量來(lái)不及散發(fā)，使得結(jié)溫迅速升高，最終將導(dǎo)致結(jié)層被燒壞。

　　產(chǎn)生過(guò)電流的原因是多種多樣的，例如，變流裝置本身晶閘管損壞，觸發(fā)電路發(fā)生故障，控制系統(tǒng)發(fā)生故障等，以及交流電源電壓過(guò)高、過(guò)低或缺相，負(fù)載過(guò)載或短路，相鄰設(shè)備故障影響等。

　　晶閘管過(guò)電流保護(hù)方法最常用的是快速熔斷器。由于普通熔斷器的熔斷特性動(dòng)作太慢，在熔斷器尚未熔斷之前晶閘管已被燒壞；所以不能用來(lái)保護(hù)晶閘管?？焖偃蹟嗥饔摄y制熔絲埋于石英沙內(nèi)，熔斷時(shí)間極短，可以用來(lái)保護(hù)晶閘管?？焖偃蹟嗥鞯男阅苤饕幸韵聨醉?xiàng)表征。