單向晶閘管的觸發電路需要為門極提供合適的觸發脈沖,以確保器件可靠導通。觸發電路主要有阻容觸發、單結晶體管觸發、集成觸發電路等類型。阻容觸發電路結構簡單,成本低,它利用電容充放電來產生觸發脈沖,但脈沖寬度和相位控制精度較差。單結晶體管觸發電路能夠輸出前沿陡峭的脈沖,適用于中小功率的晶閘管電路。集成觸發電路如KJ004、TC787等,具有可靠性高、觸發精度高、溫度穩定性好等優點,廣泛應用于工業控制領域。設計觸發電路時,需要考慮觸發脈沖的幅度、寬度、前沿陡度以及與主電路的同步問題。例如,在三相橋式全控整流電路中,觸發脈沖必須與三相電源同步,以保證晶閘管在正確的時刻導通,從而獲得穩定的直流輸出。 晶閘管導通后,即使去掉觸發信號,仍會保持導通狀態。全橋模塊晶閘管品牌推薦
高壓直流輸電(HVDC)是晶閘管的重要應用領域之一。與交流輸電相比,HVDC在長距離輸電、海底電纜輸電和異步電網互聯中具有明顯的優勢,而晶閘管是HVDC換流站的重要器件。在HVDC系統中,晶閘管主要用于構成換流器,包括整流器和逆變器。整流器將三相交流電轉換為直流電,逆變器則將直流電還原為交流電。傳統的HVDC換流器多采用12脈動橋結構,每個橋由6個晶閘管串聯組成,通過精確控制晶閘管的觸發角,可實現對直流電壓和功率的調節。晶閘管在HVDC中的關鍵優勢包括:高耐壓能力(單個晶閘管可承受數千伏電壓)、大電流容量(可達數千安培)、可靠性高(使用壽命長)和成本效益好。例如,中國的特高壓直流輸電工程(如±800kV云廣直流工程)采用了大量光控晶閘管(LTT),單閥組額定電壓達800kV,額定電流達4000A,傳輸容量超過5000MW。然而,晶閘管在HVDC中的應用也面臨挑戰。由于晶閘管屬于半控型器件,關斷依賴電流過零,因此在故障情況下的快速滅弧能力較弱。為解決這一問題,現代HVDC系統引入了混合式換流器技術,將晶閘管與全控型器件(如IGBT)結合,提高系統的故障穿越能力和動態響應性能。 西藏CRRC中車晶閘管光控晶閘管模塊以光信號觸發,提供電氣隔離,增強了系統的抗干擾能力。
晶閘管的結構分解:
N型區域(N-region):晶閘管的外層是兩個N型半導體區域,通常被稱為N1和N2。這兩個區域在晶閘管的工作中起到了電流的傳導作用。
P型區域(P-region):在N型區域之間有兩個P型半導體區域,通常稱為P1和P2。P型區域在晶閘管的工作中起到了電流控制的作用。
控制電極(Gate):在P型區域的一端,有一個控制電極,通常稱為柵極(Gate)。柵極用來控制晶閘管的工作狀態,即控制它從關斷狀態切換到導通狀態。
陽極(Anode)和陰極(Cathode):N1區域連接到晶閘管的陽極,N2區域連接到晶閘管的陰極。陽極和陰極用來引導電流進入和流出晶閘管。
晶閘管的工作原理基于控制柵極電流來控制整個器件的導通。當柵極電流超過一個閾值值時,晶閘管從關斷狀態切換到導通狀態。一旦晶閘管導通,它將保持導通狀態,直到電流降至零或通過外部控制斷開。
晶閘管(Thyristor)是一種大功率半導體開關器件,廣泛應用于電力電子領域。它由PNPN四層半導體結構組成,具有三個電極:陽極(A)、陰極(K)和門極(G)。晶閘管的**特性是“半控性”,即只能通過門極信號控制其導通,但無法直接控制關斷,需依賴外部電路強制電流過零或反向電壓才能關閉。這種特性使其特別適用于交流電的相位控制和直流電的開關調節。晶閘管因其高耐壓、大電流承載能力,成為工業電力控制的關鍵元件,如電機調速、電源轉換和高壓直流輸電等。 晶閘管的di/dt耐量決定其承受浪涌電流的能力。
雙向晶閘管的參數選擇與應用注意事項
選擇雙向晶閘管時,需綜合考慮以下參數:1)額定通態電流(IT (RMS)):應根據負載電流的有效值選擇,一般取 1.5-2 倍余量,以避免過載。例如,對于 10A 負載電流,可選擇 16A 額定電流的雙向晶閘管。2)額定電壓(VDRM/VRRM):需高于電路中可能出現的最大電壓峰值,通常取 2-3 倍安全裕量。在 220V 交流電路中,應選擇耐壓 600V 以上的器件。3)門極觸發電流(IGT)和觸發電壓(VGT):根據驅動電路能力選擇,IGT 一般在幾毫安到幾十毫安之間。4)維持電流(IH):應小于負載電流,確保雙向晶閘管導通后能維持狀態。應用時還需注意:1)避免在潮濕、高溫環境下使用,以防性能下降。2)對于感性負載,需在負載兩端并聯 RC 吸收網絡,抑制反電動勢。3)觸發脈沖寬度應大于負載電流達到維持電流所需的時間,確保可靠觸發。4)安裝時需保證散熱良好,避免器件因過熱損壞。 晶閘管模塊的觸發電路設計需精確匹配負載特性,確保可靠觸發。北京晶閘管價格
通過門極觸發信號,晶閘管模塊可實現對交流電的整流、逆變及調壓功能。全橋模塊晶閘管品牌推薦
單向晶閘管的并聯與串聯應用技術在實際應用中,當單個單向晶閘管的電壓或電流容量無法滿足要求時,需要將多個晶閘管進行并聯或串聯使用。晶閘管的并聯應用可以提高電路的電流容量。但在并聯時,需要解決各晶閘管之間的電流均衡問題。由于各晶閘管的伏安特性存在差異,在并聯運行時,可能會出現電流分配不均的現象,導致某些晶閘管過載而損壞。為了解決這個問題,可以在每個晶閘管上串聯一個小阻值的均流電阻,或者采用均流電抗器。同時,在選擇晶閘管時,應盡量選擇伏安特性相近的器件。晶閘管的串聯應用可以提高電路的耐壓能力。但在串聯時,需要解決各晶閘管之間的電壓均衡問題。由于各晶閘管的反向漏電流存在差異,在反向電壓作用下,可能會出現電壓分配不均的現象,導致某些晶閘管承受過高的電壓而損壞。為了解決這個問題,可以在每個晶閘管上并聯一個均壓電阻,或者采用 RC 均壓網絡。在實際應用中,晶閘管的并聯和串聯往往同時使用,以滿足高電壓、大電流的應用需求。 全橋模塊晶閘管品牌推薦