为了合理、可靠和经济地使用电力半导体器件,除应了解您所选用的器件的基本原理、特性和参数测试标准外,好再读一读下面为您提供的须知。
1、 电流
设计电路时,必须较严密的计算通过器件的稳态电流和大浪涌电流。例如:重复通过白炽灯的冲击电流、马达起动电流以及电容器充电电流。选用器件时必须根据器件的瞬态热阻计算结盟,使之保持在允许的额定结温之下。器件的大工作电流一般不应大于 1/3 - 2/3 器件额定电流。通常工作时,器件的结温低一些,承受冲击电流少一些,器件的可靠性将明显提高。
ZP 型普通速流管、 ZK 型快速整流管、 KP 型普通通晶闸管、 KK 型快速晶闸管的额定电流是半波平均值、 KS 型双向晶闸管是用交流有效值额定通态电流,当用 KS 器件代替二支反并联 KP 器件时,须按下式进行换算。
IT(KS)=2.22 IT(KP)
式中: IT(KS) ~KS 的额定电流 ( 交流有效值 ) 。
IT(KP) ~KS 的额定电流 ( 半波平均值 ) 。
2、 过流保护:
由于现场应时,可能出现负载短路或者装置中某一器件故障失效,电路发生过流。因此须对电力半导体器件采用适当过流保护措施,通常用快速熔断器、过流继电器和其它电子过流保护电路等。
3、 电压
通常加在半导体器件上的电压有三种:工作电压、重复电压和不重复电压。工作电压是根据电路设计确定的;重复电压是电路工作时产生的换向浪涌电压;不重复电压则是如开关浪涌电压或打雷时间生的一次性电压,它不应是重复发生的。一般工作电压峰值应不大于重复峰值电压。电压是如开关浪涌电压或打雷时间生的一次性电压,它不应是重复发生的。一般工作电压峰值应不大于 1/3 - 2/3 重复峰值电压。
4 、均流、均压措施:
器件串并联使用时,应采用稳态和动态的均流、均压措施。选择参数一致性较好的器件(即配组),还要留有足够的余量。
5 、瞬态保护:
(1)、器件选取:
晶闸管与普通整流管组成混合电路时,应选取反向恢复时间短的硅整流器件,以减少可能在晶闸管上出现过高的 di/dt和过高的瞬态电压。这时好采用快速整流器件。
(2)、RC吸收电路:
Rc吸收电路的作用有
① 浪涌电压吸收。
② 减低dv/dt。
③ 补偿擎住电路。
RC常数应与所用的电路匹配。通常电容器C为0.1 ~l μ f 。 R应根据电路中可能出现的非重复电压以及器件的性能选和。一般为:10 ~ 几百欧姆,并应是无感或微感电阻。
RC应使用短的连线联接在电力半导体器件的阳极一阴极或双向晶闸管的主端子T 1 - T 2 间。
如用并联压敏器件进行瞬态电压保持时,压敏器件的工作电压应比浪涌电压和重复峰值电压低 2-3倍。
(3)可饱和电抗器:
在高 di/dt和高频电路中应用时,为提高电路稳定性和可靠性,除选用适宜参数器件和附加R-C吸收回路外,建议在阳极回路导线上套入一定截面积铁氧体磁环或坡膜合金环作成可饱和电抗器。如图所示:
对感性负载的双向晶闸管电路,这一措施可防止由于电流滞后于电压而引起的电路换向失败 (即失控)。
6、 门极触发特性:
晶闸管和双向晶闸管必须在如下门极触发条件下应用。
(1)大额定:
门极触发信号必需严格限制在规定的门极正向峰值电压 VFGM ,门极正向峰值电流IFGM ,门极反向峰值电压VRGM ,门极平均功率损耗PG(AV)和门极峰值功率损耗 PGM 值之内。
(2)温度特性:
门极触发电压(VGT )门极触发电流(IGT )是随结温变化的。结温愈低,需要的VGT 和IGT 愈大。因此,必需细心地确定门极功率,防止晶闸管不触发后误触发。
(3)脉冲特性:
门极触发电压很门极触发电流随门极信号的脉冲宽度变化。通常,脉冲宽度小于 100 μ S 时触发电压和电流值应增加。
(4)门极触发方式:
(1)用直流或同向门极信号触发时,宜用Ⅰ-Ⅲ-方式(即用负门极信号触发)用交流门极信号触发时宜用Ⅰ+Ⅲ-方。
(2)由于双方晶闸管可用正或负的门极脉冲触发。因此,在阻断时G-T 2 间不应有任何偏压。并且触发脉冲源应选用内阻高的电路,以防止器件导通电流从触发源流过,降低器件的阻断和换向能力。
7、 电力半导体器件的安装:
半导体器件工作时,自身的功耗会使结温提高。因此,必需安装散热器。半导体器件和散热器的安装表面对热阻和主电流的接触电阻有很大的影响。
安装的力矩愈大,接触电阻愈小。但过大的力距将损坏器件的结片和螺栓。因此,好使用力矩搬手,使大安装力矩限制在器件的规定值内。对铝散热器,好用金属刷子把安装表面的氧化膜刷净,并薄薄涂上一层硅脂,然后将器件拧在散热器上,对平板器件可用同样方法安装,但安装表面的平整度十分重要。还要注意二个安装表面的平行度并应使上下二个散热器和器件三者在同一中心线上。
平板器件散热器紧固不得随意松动。整个器件固定安装后,器件电极连接一般应采用软连接,以免外力使散热器压装压力改变影响性能。
8、 冷却及冷却条件
(1)冷却方式:
电力半导体器件的各种参数对温度都是敏感的。它本身的通态压降引起的功率损耗将会使器件结温升高,因此必需予以限制。
a水冷方式 b风冷方式
(2)在额定电流下的冷却条件:
①强迫空气冷却规定风速为: 6米/秒。
②强迫水冷却。
流量: 4000毫升/分,水温:+5 ~35 ℃。
水质:电阻率≥ K Ω ㎝, PH 值 6~8
③环境温度:
空气冷却环境温度不高于 +40 ℃及不低于 -30 ℃。
水冷却环境温度不高于 +40 ℃及不低于 +5 ℃
9 、其它注意事项:
(1)严禁用兆欧表(摇表)检查器件。如需要检查整机装置的耐压水平时,应将器件各电极短路。
(2)用万用表只能检查器件的通与断,(由于器件伏—安特性是非线性的,不能只根据等效电阻来判断器件的优劣。用万用表检查门极好坏时,应先了解器件是否采用短路发射结构,门极正反向阻值几乎相同。一般在几十—几百欧姆。)
(3)晶闸管开通除需足够的门极脉冲功率和脉冲宽度外,主电流必需能大于擎往电流I L ,否则门极脉冲过后,晶闸管将恢复到阻断状态。