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晶閘管串、并聯(lián)配對(duì)選擇及使用要求
隨著電力電子設(shè)備向高壓、大電流、高功率方向發(fā)展，越來(lái)越多的場(chǎng)合需要使用數(shù)只晶閘管串聯(lián)或并聯(lián)連接作為一個(gè)臂使用。為保證各晶閘管工作時(shí)電壓及電流的均衡，需要在器件的選擇及使用中采取必要的措施。襄樊臺(tái)基公司（原襄樊儀表元件廠）采用"工藝控制+恢復(fù)電荷測(cè)試+串、并聯(lián)試驗(yàn)篩選"的方法為用戶挑選配對(duì)器件，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)和用戶使用，證明可有效保證串、并聯(lián)器件動(dòng)態(tài)工作參數(shù)的一致性。
一、晶閘管的串聯(lián)使用
1. 串聯(lián)晶閘管工作過(guò)程分析
串聯(lián)晶閘管工作時(shí)，各器件的均壓是最關(guān)心的問(wèn)題。串聯(lián)器件的一個(gè)工作周期可分為五個(gè)階段：正向阻斷、開(kāi)通、通態(tài)、反向恢復(fù)及反向阻斷階段。
- 正向及反向阻斷階段：電壓分配主要由阻斷伏安特性決定，特性硬、相同漏電流下阻斷電壓高的器件將承受較高的電壓。
- 開(kāi)通階段：器件由斷態(tài)向通態(tài)過(guò)渡，若器件開(kāi)通時(shí)間不一致，后開(kāi)通的器件將承受過(guò)電壓。
- 反向恢復(fù)階段：器件由通態(tài)向反向阻斷狀態(tài)過(guò)渡，若串聯(lián)器件的反向恢復(fù)特性不一致，先恢復(fù)的器件將承受過(guò)電壓。
2. 串聯(lián)晶閘管器件選擇
理論上，串聯(lián)晶閘管需選擇阻斷特性、開(kāi)通特性、恢復(fù)特性一致的器件。實(shí)際使用中，只需對(duì)器件的反向恢復(fù)特性進(jìn)行控制即可。臺(tái)基公司采用"工藝控制+恢復(fù)電荷測(cè)試+串聯(lián)試驗(yàn)篩選"的方法為用戶挑選配對(duì)器件。
3. 串聯(lián)晶閘管器件使用注意事項(xiàng)
3.1 采用穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)均壓措施
為保證器件在阻斷狀態(tài)下的電壓均衡，可給每只串聯(lián)器件并聯(lián)均壓電阻Rp，其阻值選取原則是在工作電壓下讓流過(guò)電阻的電流為器件在額定結(jié)溫下漏電流的2-5倍。
動(dòng)態(tài)均壓采用并聯(lián)阻容吸收電路，適當(dāng)參數(shù)的吸收電路可將串聯(lián)器件的不均衡電壓限制在一定范圍內(nèi)。
3.2 門(mén)極觸發(fā)脈沖的要求
強(qiáng)觸發(fā)脈沖可減小器件開(kāi)通時(shí)間，促使串聯(lián)器件同時(shí)開(kāi)通。建議觸發(fā)脈沖要求：
觸發(fā)電流幅值：IGM=4-10IGT，觸發(fā)電流上升時(shí)間：tr低于1μs。
3.3 串聯(lián)器件的熱平衡要求
保證串聯(lián)器件在工作過(guò)程中具有同步的溫度變化，是保證器件可靠均壓的基礎(chǔ)?？煽紤]讓串聯(lián)器件共用同一散熱體。
二、晶閘管的并聯(lián)使用
1. 影響并聯(lián)器件電流均衡的因素
并聯(lián)晶閘管使用時(shí)，主要需考慮其通態(tài)的均流問(wèn)題。影響器件均流的主要因素有：
- 并聯(lián)晶閘管的開(kāi)通時(shí)間不一致
- 并聯(lián)晶閘管的通態(tài)伏安特性不一致
- 并聯(lián)器件主電路配置不合理
2. 并聯(lián)晶閘管的選擇
并聯(lián)晶閘管應(yīng)選擇開(kāi)通時(shí)間和通態(tài)伏安特性一致的器件。臺(tái)基公司會(huì)根據(jù)用戶的具體情況，測(cè)試挑選合適的器件。
3. 并聯(lián)晶閘管器件使用注意事項(xiàng)
3.1 主電路的合理配置
并聯(lián)晶閘管使用時(shí)需特別注意每一條器件支路的阻抗一致性，避免因電阻、自感、互感的差異導(dǎo)致電流不均衡。
3.2 門(mén)極觸發(fā)脈沖的要求
與串聯(lián)使用一樣，需對(duì)門(mén)極采用同步強(qiáng)觸發(fā)脈沖。觸發(fā)電流幅值：IGM=4-10IGT，觸發(fā)電流上升時(shí)間：tr低于1μs。
適當(dāng)增加脈沖寬度或采用重復(fù)觸發(fā)措施，可避免高門(mén)檻電壓器件不能開(kāi)通。
3.3 溫度平衡及其它均流措施
需考慮并聯(lián)器件的溫度平衡問(wèn)題。在一些場(chǎng)合，可考慮采用各晶閘管支路串聯(lián)電阻、電抗器或采用均流互感器進(jìn)行強(qiáng)迫均流。