电力电子器件应用指南

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1、目录电力电子器件应用指南1晶闸管、二极管主要参数及其含义8晶闸管、二极管简易测试方法11中频感应加热电源常见故障与维修13水冷散热器的安装与使用20晶闸管水冷散热器重复使用中应注意的问题23电焊机用晶闸管模块的选择与应用25电力半导体器件用散热器选择及使用原则32风冷散热器的选配34高频晶闸管新特性36改进的晶闸管高di/dt性能39门极触发强度对晶闸管开通特性的影响42晶闸管串、并联配对选择及使用要求47晶闸管在低温条件下的使用52功率器件技术与电源技术的现状和发展53晶闸管保护电路6064电力电子器件应用指南  一、参数说明

2、1本手册参数表中所给出的数据，ITSM、I2t、dv/dt、di/dt指的是元件所能满足的最小值，Qr、VTM、VTO、rT指元件可满足(不超过)的最大值。2通态平均电流额定值ITAV（IFAV）ITAV（IFAV）指在双面冷却条件下，在规定的散热器温度时，允许元件流过的最大正弦半波电流平均值。ITAV（IFAV）对应元件额定有效值IRMS=1.57ITAV。实际使用中，若不能保证散热器温度低于规定值,或散热器与元件接触热阻远大于规定值，则元件应降额使用。3晶闸管通态电流上升率di/dt参数表中所给的为元件通态电流上升率的临界重

3、复值。其对应不重复测试值为重复值的2倍以上，在使用过程中，必须保证元件导通期任何时候的电流上升率都不能超过其重复值。4晶闸管使用频率晶闸管可工作的最大频率由其工作时的电流脉冲宽度tp，关断时间tq以及从关断后承受正压开始至其再次开通的时间tV决定。fmax=1/（tq+tp+tV）。根据工作频率选取元件时必须保证元件从正向电流过零至开始承受正压的时间间隔tH>tq，并留有一定的裕量。随着工作频率的升高，元件正向损耗Epf和反向恢复损耗Epr随之升高，元件通态电流须降额使用。 二、元件的选择正确地选择晶闸管、整流管等电力电子器件对

4、保证整机设备的可靠性及降低设备成本具有重要意义。元件的选择要综合考虑其使用环境、冷却方式、线路型式、负载性质等因素，在保证所选元件各参数具有裕量的条件下兼顾经济性。由于电力电子器件的应用领域十分广泛，具体应用形式多种多样，下面仅就晶闸管元件在整流电路和单项中频逆变电路中的选择加以说明。641．整流电路器件选择工频整流是晶闸管元件最常用的领域之一。元件选用主要考虑其额定电压和额定电流。 （1）晶闸管器件的正反向峰值电压VDRM和VRRM：应为元件实际承受最大峰值电压UM的2-3倍，即VDRM/RRM=（2-3）UM。各种整流线路对

5、应的UM值见表1。 （2）晶闸管器件的额定通态电流IT（AV）：晶闸管的IT（AV）值指的是工频正弦半波平均值，其对应的有效值ITRMS=1.57IT（AV）。依照发热相等的原则，按实际流经器件的电流所产生的功耗小于器件允许最大功耗的原则选取器件，在简单计算中，可近似按实际电流有效值≤1.57IT（AV）来选择。为使元件在工作过程中不因过热损坏，流经元件的实际有效值应在乘以安全系数1.5-2后才能等于1.57IT（AV）。假设整流电路负载平均电流为Id，流经每个器件的电流有效值为KId，则所选器件的额定通态电流应为：IT（AV）

6、=（1.5-2）KId/1.57=KfbIdKfb为计算系数。对于控制角α=0O时，各种整流电路下的Kfb值见表1。选择元件IT（AV）值还应考虑元件散热方式。一般情况下风冷比水冷相同元件的额定电流值要低；自然冷却情况下，元件的额定电流要降为标准冷却条件下的三分之一。表1：整流器件的最大峰值电压UM及通态平均电流计算系数Kfb整流电路单相半波单项双半波单项桥式三相半波三相桥式带平衡电抗器的双反星型UMU22U2U2U2U2U2Kfbα=0O电阻负载10.50.50.3740.3680.185电感负载0.450.450.450.3

7、680.3680.184注：U2为主回路变压器二次相电压有效值，单项半波电感负载电路带续流二极管。2．中频逆变元件的选择64一般400Hz以上的工作条件下，应考虑使用KK器件；频率在4KHz以上时，可考虑使用KA器件。这里主要介绍一下并联逆变电路中元件的选择（见图一）。    （1）   元件正向和反向峰值电压VDRM、VRRM元件正向和反向峰值电压应取其实际承受最大正、反向峰值电压的1.5-2倍。假设逆变器直流输入电压为Ud，功率因数为cosψ则：VDRM/RRM=（1.5-2）πUd /（2cosψ）（2）   元件的额定通

8、态电流IT（AV）考虑到元件在较高频率下工作时，其开关损耗非常显著，元件的额定通态电流应按实际流过其有效值I的2-3倍来考虑，即IT（AV）=（2-3）I/1.57假设逆变器直流输入电流为Id，则所选器件IT（AV）为IT（AV）=（2-3）×Id/(1.57)