晶閘管(Thyristor)是一種具有可控單向?qū)щ娦缘陌雽?dǎo)體器件,也被稱為 “晶體閘流管”,是電力電子技術(shù)中常用的功率控制元件。
晶閘管的導(dǎo)通機(jī)制基于“雙晶體管模型”。當(dāng)陽(yáng)極加正向電壓且門(mén)極注入觸發(fā)電流時(shí),內(nèi)部?jī)蓚€(gè)等效晶體管(PNP和NPN)形成正反饋,使器件迅速進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)。一旦導(dǎo)通,即使移除門(mén)極信號(hào),晶閘管仍維持導(dǎo)通,直至陽(yáng)極電流低于維持電流(????IH)或施加反向電壓。這種“自鎖效應(yīng)”使其適合高功率場(chǎng)景,但也帶來(lái)關(guān)斷復(fù)雜性的問(wèn)題。關(guān)斷方法包括自然換相(交流過(guò)零)或強(qiáng)制換相(LC諧振電路)。
晶閘管模塊的觸發(fā)電路設(shè)計(jì)需精確匹配負(fù)載特性,確保可靠觸發(fā)。遼寧晶閘管哪個(gè)品牌好
可控硅(SiliconControlledRectifier)簡(jiǎn)稱SCR,是一種大功率電器元件,也稱晶閘管。它具有體積小、效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,可作為大功率驅(qū)動(dòng)器件,實(shí)現(xiàn)用小功率控件控制大功率設(shè)備。它在交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)及隨動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
可控硅分單向可控硅和雙向可控硅兩種。雙向可控硅也叫三端雙向可控硅,簡(jiǎn)稱TRIAC。雙向可控硅在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于兩個(gè)單向可控硅反向連接,這種可控硅具有雙向?qū)üδ?。其通斷狀態(tài)由控制極G決定。在控制極G上加正脈沖(或負(fù)脈沖)可使其正向(或反向)導(dǎo)通。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是控制電路簡(jiǎn)單,沒(méi)有反向耐壓?jiǎn)栴},因此特別適合做交流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)使用。 低頻/工頻晶閘管價(jià)格是多少晶閘管模塊的觸發(fā)電路需與主電路電氣隔離,提高安全性。
普通晶閘管**基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二極管整流電路屬于不可控整流電路。如果把二極管換成晶閘管,就可以構(gòu)成可控整流電路。以**簡(jiǎn)單的單相半波可控整流電路為例,在正弦交流電壓U2的正半周期間,如果VS的控制極沒(méi)有輸入觸發(fā)脈沖Ug,VS仍然不能導(dǎo)通,只有在U2處于正半周,在控制極外加觸發(fā)脈沖Ug時(shí),晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。畫(huà)出它的波形(c)及(d),只有在觸發(fā)脈沖Ug到來(lái)時(shí),負(fù)載RL上才有電壓UL輸出。Ug到來(lái)得早,晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就早;Ug到來(lái)得晚,晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就晚。通過(guò)改變控制極上觸發(fā)脈沖Ug到來(lái)的時(shí)間,就可以調(diào)節(jié)負(fù)載上輸出電壓的平均值UL。在電工技術(shù)中,常把交流電的半個(gè)周期定為180°,稱為電角度。這樣,在U2的每個(gè)正半周,從零值開(kāi)始到觸發(fā)脈沖到來(lái)瞬間所經(jīng)歷的電角度稱為控制角α;在每個(gè)正半周內(nèi)晶閘管導(dǎo)通的電角度叫導(dǎo)通角θ。很明顯,α和θ都是用來(lái)表示晶閘管在承受正向電壓的半個(gè)周期的導(dǎo)通或阻斷范圍的。通過(guò)改變控制角α或?qū)ń铅?,改變?fù)載上脈沖直流電壓的平均值UL,實(shí)現(xiàn)了可控整流。
晶閘管與 IGBT 的技術(shù)對(duì)比與應(yīng)用場(chǎng)景分析
晶閘管和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是電力電子領(lǐng)域的兩大**器件,各自具有獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)和適用場(chǎng)景。
應(yīng)用場(chǎng)景上,晶閘管在傳統(tǒng)高功率領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。例如,電解鋁行業(yè)需要數(shù)萬(wàn)安培的直流電流,晶閘管整流器是推薦方案;高壓直流輸電系統(tǒng)中,晶閘管換流器可實(shí)現(xiàn)GW級(jí)功率傳輸。而IGBT則是現(xiàn)代電力電子設(shè)備的**。在光伏逆變器中,IGBT通過(guò)高頻開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT);電動(dòng)汽車的電機(jī)控制器依賴IGBT實(shí)現(xiàn)高效電能轉(zhuǎn)換。
發(fā)展趨勢(shì)方面,晶閘管技術(shù)正朝著更高耐壓、更大電流容量和智能化方向發(fā)展,例如光控晶閘管和集成保護(hù)功能的模塊;IGBT則不斷提升開(kāi)關(guān)速度、降低導(dǎo)通損耗,并向更高電壓等級(jí)(如10kV以上)拓展。近年來(lái),混合器件(如IGCT,集成門(mén)極換流晶閘管)結(jié)合了兩者的優(yōu)勢(shì),在兆瓦級(jí)電力電子裝置中展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。
TRIAC(雙向晶閘管)可控制交流電的雙向?qū)ǎm合調(diào)光、調(diào)速。
晶閘管芯片:如單向晶閘管(SCR)、雙向晶閘管(TRIAC)、門(mén)極可關(guān)斷晶閘管(GTO)等。
驅(qū)動(dòng)電路:部分模塊(如智能功率模塊IPM)內(nèi)置驅(qū)動(dòng)IC,簡(jiǎn)化外部控制。
散熱基板:采用銅或鋁基板,部分大功率模塊采用陶瓷基板(如AlN、Al?O?)以提高導(dǎo)熱性。
封裝結(jié)構(gòu):常見(jiàn)的有塑封(TO-247)、螺栓型(如SEMIKRONSKM系列)、平板壓接式等。
保護(hù)元件:部分模塊集成溫度傳感器、過(guò)流保護(hù)、RC緩沖電路等。
高壓試驗(yàn)設(shè)備中,晶閘管模塊產(chǎn)生可控高壓脈沖。平板型晶閘管哪種好
晶閘管模塊的耐壓等級(jí)決定了其在高壓環(huán)境中的適用性。遼寧晶閘管哪個(gè)品牌好
晶閘管的過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)
晶閘管在實(shí)際應(yīng)用中面臨過(guò)壓、過(guò)流、di/dt和dv/dt等應(yīng)力,必須設(shè)計(jì)完善的保護(hù)電路以確保其安全可靠運(yùn)行。
過(guò)壓保護(hù)通常采用RC吸收電路和壓敏電阻(MOV)。RC吸收電路并聯(lián)在晶閘管兩端,當(dāng)出現(xiàn)電壓尖峰時(shí),電容充電限制電壓上升率,電阻則消耗能量防止振蕩。壓敏電阻具有非線性伏安特性,當(dāng)電壓超過(guò)閾值時(shí),其阻值急劇下降,將過(guò)電壓鉗位在安全范圍內(nèi)。例如,在感性負(fù)載電路中,晶閘管關(guān)斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì),RC吸收電路和MOV可有效抑制這一電壓尖峰。
過(guò)流保護(hù)主要依靠快速熔斷器和電流檢測(cè)電路??焖偃蹟嗥髟陔娏鞒^(guò)額定值時(shí)迅速熔斷,切斷電路;電流檢測(cè)電路(如霍爾傳感器)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流,當(dāng)檢測(cè)到過(guò)流時(shí),通過(guò)控制電路提前關(guān)斷晶閘管或觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作。在高壓大容量系統(tǒng)中,還可采用限流電抗器限制短路電流上升率。
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