分析可控硅整流器的特點(diǎn)優(yōu)勢及應(yīng)用

可控硅整流器是一種以晶閘管（電力電子功率器件）為基礎(chǔ)，以智能數(shù)字控制電路為核心的電源功率控制電器。具有效率高、無機(jī)械噪聲和磨損、響應(yīng)速度快、體積小、重量輕等諸多優(yōu)點(diǎn)。“NX70系列晶閘管整流器”通過對電壓、電流和功率的精確控制，從而實(shí)現(xiàn)精密控溫。并且憑借其先進(jìn)的數(shù)字控制算法，優(yōu)化了電能使用效率。對節(jié)約電能起了重要作用。

1.整流元件（晶閘管）

簡單地說：整流器是把單相或三相正弦交流電流通過整流元件變成平穩(wěn)的可調(diào)的單方向的直流電流。其實(shí)現(xiàn)條件主要是依靠整流管，晶閘管等元件通過整流來實(shí)現(xiàn)。除此之外整流器件還有很多，如：可關(guān)斷晶閘管GTO，逆導(dǎo)晶閘管，雙向晶閘管，整流模塊，功率模塊IGBT，SIT，MOSFET等等，這里只探討晶閘管。

晶閘管又名可控硅，通常人們都叫可控硅。是一種功率半導(dǎo)體器件，由于它效率高，控制特性好，壽命長，體積小等優(yōu)點(diǎn)，自上個(gè)世紀(jì)六十長代以來，獲得了迅猛發(fā)展，并已形成了一門獨(dú)立的學(xué)科。“晶閘管交流技術(shù)”。 晶閘管發(fā)展到今天，在工藝上已經(jīng)非常成熟，品質(zhì)更好，成品率大幅提高，并向高壓大電流發(fā)展。目前國內(nèi)晶閘管最大額定電流可達(dá)5000A，國外更大。我國的韶山電力機(jī)車上裝載的都是我國自行研制的大功率晶閘管。

晶閘管的應(yīng)用：

一、可控整流

如同二極管整流一樣，可以把交流整流為直流，并且在交流電壓不變的情況下，方便地控制直流輸出電壓的大小即可控整流，實(shí)現(xiàn)交流——可變直流

二、交流調(diào)壓與調(diào)功

利用晶閘管的開關(guān)特性代替老式的接觸調(diào)壓器、感應(yīng)調(diào)壓器和飽和電抗器調(diào)壓。為了消除晶閘管交流調(diào)壓產(chǎn)生的高次諧波，出現(xiàn)了一種過零觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載交流功率的無級(jí)調(diào)節(jié)即晶閘管調(diào)功器。交流——可變交流。

三、逆變與變頻

直流輸電：將三相高壓交流整流為高壓直流，由高壓直流遠(yuǎn)距離輸送以減少損耗，增加電力網(wǎng)的穩(wěn)定，然后由逆變器將直流高壓逆變?yōu)?0HZ三相交流。直流——交流

中頻加熱和交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速、串激調(diào)速等變頻，交流——頻率可變交流

四、斬波調(diào)壓（脈沖調(diào)壓）

斬波調(diào)壓是直流——可變直流之間的變換，用在城市電車、電氣機(jī)車、電瓶搬運(yùn)車、鏟車（叉車）、電氣汽車等，高頻電源用于電火花加工。

五、無觸點(diǎn)功率靜態(tài)開關(guān)（固態(tài)開關(guān)）

作為功率開關(guān)元件，代替接觸器、繼電器用于開關(guān)頻率很高的場合

晶閘管導(dǎo)通條件：

晶閘管加上正向陽極電壓后，門極加上適當(dāng)正向門極電壓，使晶閘管導(dǎo)通過程稱為觸發(fā)。晶閘管一旦觸發(fā)導(dǎo)通后，門極就對它失去控制作用，通常在門極上只要加上一個(gè)正向脈沖電壓即可，稱為觸發(fā)電壓。門極在一定條件下可以觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，但無法使其關(guān)斷。要使導(dǎo)通的晶閘管恢復(fù)阻斷，可降低陽極電壓，或增大負(fù)載電阻，使流過晶閘管的陽極電流減小至維持電流（IH）（當(dāng)門極斷開時(shí)，晶閘管從較大的通態(tài)電流降至剛好能保持晶閘管導(dǎo)通所需的最小陽極電流叫維持電流），電流會(huì)突然降到零，之后再提高電壓或減小負(fù)載電阻，電流不會(huì)再增大，說明晶閘管已恢復(fù)阻斷。

根據(jù)晶閘管陽極伏安特性，可以總結(jié)出：

1.門極斷開時(shí)，晶閘管的正向漏電流比一般硅二極管反向漏電流大，且隨著管子正向陽極電壓升高而增大。當(dāng)陽極電壓升到足夠大時(shí)，會(huì)使晶閘管導(dǎo)通，稱為正向轉(zhuǎn)折或“硬開通”。多次硬開通會(huì)損壞管子。

2.晶閘管加上正向陽極電壓后，還必須加上觸發(fā)電壓，并產(chǎn)生足夠的觸發(fā)電流，才能使晶閘管從阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。觸發(fā)電流不夠時(shí)，管子不會(huì)導(dǎo)通，但此時(shí)正向漏電流隨著增大而顯著增大。晶閘管只能穩(wěn)定工作在關(guān)斷和導(dǎo)通兩個(gè)狀態(tài)，沒有中間狀態(tài)，具有雙穩(wěn)開關(guān)特性。是一種理想的無觸點(diǎn)功率開關(guān)元件。

3.晶閘管一旦觸發(fā)導(dǎo)通，門極完全失去控制作用。要關(guān)斷晶閘管，必須使陽極電流《維持電流，對于電阻負(fù)載，只要使管子陽極電壓降為零即可。為了保證晶閘管可靠迅速關(guān)斷，通常在管子陽極電壓互降為零后，加上一定時(shí)間的反向電壓。

晶閘管主要特性參數(shù)

1.正反向重復(fù)峰值電壓——額定電壓（VDRM 、 VRRM取其小者）

2.額定通態(tài)平均電流IT（AV）——額定電流（正弦半波平均值）

3.門極觸發(fā)電流IGT，門極觸發(fā)電壓UGT， （受溫度變化）

4.通態(tài)平均電壓UT（AV）即管壓降

5.維持電流IH與掣住電流IL

6.開通與關(guān)斷時(shí)間

晶閘管的選擇：

晶閘管的過載能力差，根據(jù)實(shí)際最大電流還要乘以1.5~3倍，即電流裕量。通常按平均電流IT（AV）選取，額定電流的有效值ITe（即均方根值）為平均電流的1.57倍。容－源－電－子－網(wǎng)－為你提供技術(shù)支持