晶閘管基本結構

? ? ? ? 功率電子電路是以功率電子器件為基礎在近十多年所發(fā)展起來的一種含有多種學科交叉的電子電路。而功率電子器件是用于對大功率電能進行變換和控制的大功率（通常指電流為數(shù)十安至數(shù)千安，電壓為數(shù)百伏以上）電子器件。

　　各種功率電子器件均具有導通和阻斷兩種工作特性。根據(jù)其對導通與阻斷的可控性，功率電子器件可分為3類：不可控型器件、半控型器件、全控型器件。

　　其中由于半控型功率電子器件中普通晶閘管的應用最普遍。

　　晶閘管（Thyristor）是硅晶體閘流管的簡稱，又被稱作可控硅（Silicon Controlled?RecTIfier，SCR）。主要應用在可控整流、交流調壓、無觸點交直流開關、逆變和直流斬波等方面。

　　晶閘管由四層半導體PNPN、三個PN結（J1、J2和J3）構成，具有三個電極。由P1和N2分別引出陽極A及陰極K，由P2引出門極G。

　　下圖是晶閘管的外形及符號。圖（a）為螺栓式結構，螺栓為陽極A。圖（b）為平板式，中間金屬環(huán)為門極G，靠近門極的平面為陰極K。圖（c）是晶閘管的符號。

晶閘管的保護措施。電力電子裝置可能的過電壓——外因過電壓和內因過電壓

外因過電壓：主要來自雷擊和系統(tǒng)操作過程等外因

操作過電壓：由分閘、合閘等開關操作引起

雷擊過電壓：由雷擊引起

內因過電壓：主要來自電力電子裝置內部器件的開關過程

換相過電壓：晶閘管或與全控型器件反并聯(lián)的二極管在換相結束后，反向電流急劇減小，會由線路電感在器件兩端感應出過電壓。

關斷過電壓：全控型器件關斷時，正向電流迅速降低而由線路電感在器件兩端感應出的過電壓。

過電壓保護措施

過電壓抑制措施及配置位置

F－避雷器　D－變壓器靜電屏蔽層　C－靜電感應過電壓抑制電容

RC1－閥側浪涌過電壓抑制用RC電路　RC2－閥側浪涌過電壓抑制用反向阻斷式RC電路

RV－壓敏電阻過電壓抑制器　RC3－閥器件換相過電壓抑制用RC電路

RC4－直流側RC抑制電路　RCD－閥器件關斷過電壓抑制用RCD電路

電力電子裝置可視具體情況只采用其中的幾種。

其中RC3和RCD為抑制內因過電壓的措施，屬于緩沖電路范疇。

過電流——過載和短路兩種情況

保護措施

過電流保護措施及配置位置

同時采用幾種過電流保護措施，提高可靠性和合理性。

電子電路作為保護措施，快熔僅作為短路時的部分

區(qū)段的保護，直流快速斷路器整定在電子電路動作之后實現(xiàn)保護，過電流繼電器整定在過載時動作。

快熔對器件的保護方式：全保護和短路保護兩種

全保護：過載、短路均由快熔進行保護，適用于小功率裝置或器件裕度較大的場合。

短路保護：快熔只在短路電流較大的區(qū)域起保護作用。

對重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設備，或全控型器件，需采用電子電路進行過電流保護。

常在全控型器件的驅動電路中設置過電流保護環(huán)節(jié)，響應快 。

　　造成晶閘管過電流的主要原因有：負載端過載或短路，某個晶閘管被擊穿短路，觸發(fā)電路工作不正常或受干擾使晶閘管誤觸發(fā)而引起過電流等等。晶閘管允許過電流的時間短，例如一個100A的晶閘管，過電流為400A時，僅允許持續(xù)0.02s時間，否則將因過熱而燒毀。過電流保護的作用就在于一旦發(fā)生過電流時，能快速地在允許時間內將過電流切斷，以防止器件損壞。

　　安裝快速熔斷器是晶閘管過流保護的主要措施。快速熔斷器采用銀質熔絲，其熔斷時間比普通熔絲短得多，在同樣的過電流倍數(shù)下，它可以在晶閘管損壞之前先行熔斷，起到保護作用。

　　表 1 選擇快速熔絲的參考數(shù)據(jù)
　　　　

　　必須指出，快速熔斷器的額定電流?是以有效值標稱的，而晶閘管的額定電流是以平均值?標稱的，因此采用快速熔斷器時，一般可按?＝來選擇。表1列出了幾種晶閘管的額定正向平均電流與快速熔斷絲額定電流的對應關系。 快速熔斷器在電路中接入的方式有三種。如圖1所示。

　　圖7.3.1 快速熔斷器在可控整流電路中的位置

　　（1）接在交流側，如圖1（a）所示。這種接法對輸出端短路和元件短路起保護作用。但是熔斷器熔斷之后，不能立即判斷出是何處故障。

　?。?）接在直流側，如圖1（b）所示。這種接法只對輸出端過載或短路起保護作用，對晶閘管本身短路不起保護作用。

　?。?）與晶閘管串聯(lián)，如圖1（c）所示。當某一晶閘管短路時，與其串聯(lián)的熔斷器熔斷，其他部分不受影響。