晶闸管的保护
电力电子技术第8章晶闸管主电路的参数计算及保护
电力电子技术第8章晶闸管主电路的参数计算及保护晶闸管主电路的参数计算及保护是电力电子技术中非常重要的内容。
晶闸管主电路的参数计算需要考虑电路的稳定性及性能的优化，而晶闸管的保护则是为了保证电路的安全运行。
首先，对于晶闸管主电路的参数计算，主要包括以下几个方面：1.阻抗参数计算：阻抗参数包括输入电抗和输出电抗。
输入电抗可以通过电源的特性以及电路的设计来计算，输出电抗则是通过负载的特性和电路的设计来计算。
阻抗参数的计算可以帮助我们确定电路的稳定性和性能。
2.电流和电压参数计算：计算电流和电压参数是为了确保晶闸管的正常工作。
电流参数主要包括峰值电流和有效电流，需要根据负载以及晶闸管的特性来计算。
电压参数主要包括峰值电压和平均电压，同样需要根据负载和晶闸管的特性来计算。
3.热参数计算：晶闸管工作时会产生热量，因此需要计算热参数来确保晶闸管的温度不超过其允许的工作温度。
热参数包括导通状态和关断状态下的热阻，以及晶闸管的最大工作温度。
此外，晶闸管主电路的保护也非常重要。
保护电路的设计可以避免晶闸管受到过载、短路、过压和过流等因素的损坏。
1.过载保护：晶闸管受到过载时会发热，保护电路需要及时检测并切断电路以防止晶闸管被损坏。
过载保护可以通过电流检测电路来实现。
2.短路保护：当负载发生短路故障时，保护电路需要能够检测并切断电路，避免晶闸管受到过大电流的损坏。
3.过压保护：过压保护可以通过电压检测电路来实现，当晶闸管主电路中电压超过设定值时，保护电路会及时切断电路。
4.过流保护：过流保护可以通过电流检测电路来实现，当晶闸管主电路中电流超过预设值时，保护电路会及时切断电路。
5.温度保护：通过温度传感器来监测晶闸管的温度，当温度超过设定值时，保护电路会切断电路以避免晶闸管过热而损坏。
总之，晶闸管主电路的参数计算及保护是电力电子技术中非常重要的内容。
参数计算可以帮助我们优化电路设计，使其具有更好的性能和稳定性；保护电路可以确保晶闸管主电路的安全运行，避免晶闸管受到过载、短路、过压和过流等因素的损坏。
晶闸管相关练习题
晶闸管相关练习题
晶闸管是一种常用的电子器件，广泛应用于电力电子控制领域。
为了帮助大家更好地掌握晶闸管的操作和特性，以下是一些晶闸管相关练习题，供大家练习和巩固知识。
题目一：晶闸管的基本特性
1. 什么是晶闸管？它的主要结构是什么？
2. 晶闸管的工作原理是什么？
3. 晶闸管的常见用途有哪些？
题目二：晶闸管的控制
1. 晶闸管的触发方式有哪些？请分别介绍。
2. 画出晶闸管的典型触发电路，并解释其工作原理。
3. 晶闸管的关断方式有哪些？请分别介绍。
题目三：晶闸管的保护和应用
1. 晶闸管的过电流保护方法有哪些？
2. 晶闸管的过压保护方法有哪些？
3. 晶闸管在电机控制中的应用有哪些？请举例说明。
题目四：晶闸管的特性参数
1. 什么是晶闸管的导通压降和关断压降？它们分别有什么特点？
2. 什么是晶闸管的阻断能力？
3. 什么是晶闸管的恢复时间和导通延迟时间？它们对晶闸管性能有何影响？
题目五：晶闸管的常见故障和排除方法
1. 晶闸管的常见故障有哪些？请分别介绍。
2. 当晶闸管出现故障时，我们应该如何判断和排除问题？
3. 晶闸管故障的预防措施有哪些？
题目六：晶闸管的逆变电路
1. 什么是逆变电路？它有什么常见的应用？
2. 画出晶闸管逆变电路的典型示意图，并解释其工作原理。
3. 晶闸管逆变电路的控制方法有哪些？
以上是一些晶闸管相关的练习题，希望能够帮助大家更好地理解和掌握晶闸管的知识。
通过不断练习和学习，我们可以在电力电子控制领域中更加熟练地应用晶闸管，为实际工程带来更多的便利与效益。
祝大家在晶闸管的学习中取得好成绩！。
关于晶闸管的保护措施的文章
• 在晶闸管里有许多的保护措施，不只是保 护自身，一些保护措施还可以保护我们不 受到伤害。
•
晶闸管对过电压很敏感，当正向电压超 过其断态重复峰值电压udrm一定值时晶闸 管就会误导通，引发电路故障。
• 当外加反向电压超过其反向重复峰值电压 urrm一定值时，晶闸管就会立即损坏。因 此，必须研究过电压的产生原因及抑制过 电压的方法。
• 在我们日常使用中要好好的避免以上内容， 防止晶闸管损坏或者减少使用寿命。 Nhomakorabea•
过电压产生的原因主要是供给的电功率 或系统的储能发生了激烈的变化，使得系 统来不及转换，或者系统中原来积聚的电 磁能量来不及消散而造成的。
• 主要发现为雷击等外来冲击引起的过电压 和开关的开闭引起的冲击电压两种类型。
• 由雷击或高压断路器动作等产生的过电压 是几微秒至几毫秒的电压尖峰，对晶闸管 是很危险的。
防止晶闸管损坏的保护措施
防止晶闸管损坏的保护措施
晶闸管元件的主要弱点是承受过电流和过电压的力量很差，即使短时间的过流和过电压，也可能导致晶闸管的损坏，所以必需对它采纳适当的爱护措施。
1、过流爱护
晶闸管消失过电流的主要缘由是过载、短路和误触发。
过流爱护有以下几种：
a）快速容断器，快速容断器中的溶丝是银质的，只要选用适当，在同样的过电流倍数下，它可以在晶闸管损坏前先溶断，从而爱护了晶闸管；
b）过电流继电器，当电流超过过电流继电器的整定值时，过电流继电器就会动作，切断爱护电路。
但由于继电器动作到切断电路需要肯定时间，所以只能用作晶闸管的过载爱护；
c）过载截止爱护，利用过电流的信号将晶闸管的触发信号后移或使晶闸管的导通角减小，或干脆停止触发爱护晶闸管。
2、过压爱护
过电压可能导致晶闸管的击穿。
其主要缘由是由于电路中电感元件的通断、熔断器熔断或晶闸管在导通与截止间的转换。
对过压爱护可采纳两种措施：
a）阻容爱护，阻容爱护是电阻和电容串联后，接在晶闸管电路中的一种过电压爱护方式。
其实质是利用电容器两端电压不能突变和电
容器的电场储能以及电阻使耗能元件的特性，把过电压的能量变成电场能量储存在电场中，并利用电阻把这部分能量消耗掉；
b）硒堆爱护。
浅析晶闸管的过电压保护
一
６２ —
一
６ 一 】
计 算机 光盘 软件 与 应用
工程技术
件。
Ｃ ｍ ｕ ｅ Ｄ Ｓ ｆ ｗ ｒ ｎ ｐ ｎｃ ｔ ０ ｓ ｏ ｐ ｔｒ Ｃ ｏ ｔａ ｅ ａ ｄＡ ｐ ａ ｉ ｎ
２ １ 年第 １ ０２ ７期
电压，如 图 ５所示。当整流桥 中某两桥臂突然阻断时，因
（ ）压敏 电阻 ２
电过 电压 。
（ ）三相 Ｄ Ｃ 连接 （ ）三 相整 流式 ｄ 图 １ 交流 侧 阻容吸 收 电路 的接 法 ２ ． 交 流侧 浪涌过 电压 及其 保护 ．２ １
当发生雷击或从电网侵入更高的浪涌过 电压时，虽有 按过 电压保护的部位 ，可分为：交流侧保护、器件侧 阻 容吸 收 电路保 护 ，过 电压仍 会突 破允 许值 ， 因此 ，在采 保护和直流侧保护。 用阻容吸收 电路保护的同时，可以用类似稳压管稳压原理 ２１ 交流侧过电压保护 ． 的硒堆或压敏电阻来保护 ，它们 能把浪涌电压抑制在晶闸 ２１ 交流侧操作过 电压及其保护 ．１ ． 管 装置 允许 的范 围 内。 由于操作交流侧 电源 时，使 电感元件聚集的能量骤然 （ ）硒堆 １ 释放所引起的瞬时过 电压 ，一般有以下几种情况： （ ）由于变压器一次、二次绕组之间存在分布电容， １ 若在一次电压峰值时合 闸，一次高电压将经分布 电容耦合 到二次绕组上而出现 瞬间过电压 。通常可以在变压器二次 绕组或在三相变压器二次绕组的星形中点与地之间，并联 接入适当的电容（ 一般为 Ｏ Ｆ， ． ） ５ 或在一次绕组与二次绕组 之间加屏蔽层，就可 以显著减小这种过 电压 。 （ ）变压 器空 载 时 ， 次绕 组 内只有励 磁 电流 ，而励 ２ 一 磁 电流滞后电源 电压约 ９。 当电源 电压过零时 ， ０。 这时若突 然断闸，由于励磁 电流突变，所 以在二次绕组感应出很高 的瞬时过 电压，其峰值可达电源电压峰值的 ６ 以上 ，对 倍 晶闸 管非 常有 害 。 （ ）单相连接 ａ （ ）三相 Ｙ ｂ 连接 （ ）三相 Ｄ连接 ｃ 图 ２硒堆保护的接法
晶闸管的基本保护措施
晶闸管的基本保护措施晶闸管是一种电子器件，常用于控制大功率电流的开关。
为了确保晶闸管的正常工作和延长其寿命，需要采取一系列的基本保护措施。
本文将详细介绍晶闸管的基本保护措施，包括过电流保护、过压保护、过温保护和防射频干扰等方面。
1. 过电流保护过电流是指晶闸管工作时电流超过其额定值的情况。
过电流可能导致晶闸管损坏甚至烧毁。
为了保护晶闸管免受过电流的损害，可以采用以下措施：•使用电流保险丝或电流限制电阻：在电路中串联一个电流保险丝或电流限制电阻，当电流超过额定值时，保险丝会熔断或电流限制电阻会限制电流，从而保护晶闸管。
•使用过电流保护电路：设计一个过电流保护电路，当电流超过设定值时，保护电路会迅速切断电源，保护晶闸管不受损害。
2. 过压保护过压是指晶闸管工作时电压超过其额定值的情况。
过压可能导致晶闸管击穿或损坏。
为了保护晶闸管免受过压的损害，可以采用以下措施：•使用过压保护二极管：在晶闸管的控制端口并联一个过压保护二极管，当电压超过晶闸管的额定值时，过压保护二极管会导通，将过压电流引到地，保护晶闸管。
•使用过压保护电路：设计一个过压保护电路，当电压超过设定值时，保护电路会迅速切断电源，保护晶闸管不受损害。
3. 过温保护过温是指晶闸管工作时温度超过其额定值的情况。
过温可能导致晶闸管烧毁。
为了保护晶闸管免受过温的损害，可以采用以下措施：•安装散热器：在晶闸管上安装散热器，增加散热面积，提高散热效果，减少晶闸管的工作温度。
•使用温度传感器：在晶闸管上安装温度传感器，监测晶闸管的温度，当温度超过设定值时，触发过温保护电路，切断电源，保护晶闸管。
4. 防射频干扰晶闸管在工作时会产生射频干扰，可能影响到其他电子设备的正常工作。
为了防止射频干扰，可以采取以下措施：•使用抗干扰滤波器：在晶闸管的输入和输出端口安装抗干扰滤波器，滤除射频干扰信号，减少对其他设备的干扰。
•使用屏蔽壳体：将晶闸管放入屏蔽壳体中，阻挡射频干扰信号的辐射，减少对其他设备的干扰。
晶闸管的过电压和过电流保护
晶闸管的过电压和过电流保护在电力电子电路中，为确保变流电路正常工作，除了适当选择电力电子器件参数、设计良好的驱动电路外，还要采用必要的保护措施，即过电压保护、过电流保护、du/dt及di/dt的限制。
晶闸管的过电压保护晶闸管的过电压能力极差，当元件承受的反向电压超过其反向击穿电压时，即使时间很短，也会造成元器件反向击穿损坏。
如果正向电压超过晶闸管的正向转折电压，会引起晶闸管硬开通，它不仅使电路工作失常，且多次硬开通后元器件正向转折电压要降低，甚至失去正向阻断能力而损坏。
因此必须抑制晶闸管上可能出现的过电压，采取过电压保护措施。
1.晶闸管关断过电压及其保护晶闸管从导通到阻断时，和开关电路一样，因线路电感（主要是变压器漏感）释放能量会产生过电压。
由于晶闸管在导通期间，载流子充满元件内部，所以元器件在关断过程中，正向电流下降到零时，元器件内部仍残存着载流子。
这些积蓄载流子在反向电压作用下瞬时出现较大的反向电流，使积蓄载流子迅速消失，这时反向电流减小的速度极快，即di/dt极大。
晶闸管关断过程中电流与管压降的变化如图1所示。
因此，即使和元器件串联的线路电感L很小，电感产生的感应电势L（di/dt）值仍很大，这个电势与电源电压串联，反向加在已恢复阻断的元器件上，可能导致晶闸管的反向击穿。
这种由于晶闸管关断引起的过电压，称为关断过电压，其数值可达工作电压峰值的5～6倍，所以必须采取抑制措施。
如图2（a）所示，晶闸管两端的电压波形在管子关断的瞬时出现反向电压尖峰（毛刺）即为关断过电压。
当整流器输出端接续流二极管时，续流二极管由导通转为截止的瞬间，也是立即承受反向电压的，所以同样会产生关断过电压，故对续流二极管也应采取过电压保护措施。
图1 晶闸管关断过程中电流与管压降的变化图2 晶闸管关断过电压波形对于这种呈尖峰状的瞬时过电压，最常用的保护方法是在晶闸管两端并联电容，利用电容两端电压瞬时不能突变的特性，吸收尖峰过电压，把电压限制在管子允许的范围。
晶闸管的保护电路是什么
晶闸管----可控硅电源的重要组成部分，有了 它才可以算是可控硅电源。
• 晶闸管的保护电路，大致可以r—c阻容吸收回路、限流电感、快速 熔断器、压敏电阻或硒堆等。
• 再一种则是采用电子保护电路，检测设备 的输出电压或输入电流。
• 看了这些文章，相信大家对晶闸管的保护 电路起到了什么作用吧。
• 当输出电压或输入电流超过允许值时，借 助整流触发控制系统使整流桥短时内工作 于有源逆变工作状态，从而抑制过电压或 过电流的数值。
• 晶闸管设备在运行过程中，会受到由交流 供电电网进入的操作过电压和雷击过电压 的侵袭。
• 设备自身运行中以及非正常运行中也有过 电压出现。出现这些是正常现象，不是设 备损坏的节奏。所以不用担心。
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漏源过电压的保护
电力电子器件的保护 三、全控型电力电子器件的缓冲与保护
（五）保护电路
2、IGBT的保护 IGBT的保护
识别集电极电压的过电流保护电路
电力电子器件的保护 三、全控型电力电子器件的缓冲与保护
（五）保护电路
2、IGBT的保护 IGBT的保护
识别发射极过电流的保护电路
电力电子器件的保护 一、晶闸管的保护
（二）过电压及其保护
器件开关引起冲击过电压 雷击、干扰引起浪涌过电压 雷击、
电力电子器件的保护 一、晶闸管的保护
（二）过电压及其保护
1、晶闸管关断过电压及保护
iT 反射漏电流i 反射漏电流iRS Id uT
d _i L dt
电力电子器件的保护 一、晶闸管的保护
电力电子器件的保护 二、晶闸管的串联与并联
（二）晶闸管的并联
电阻均流
电感均流
电力电子器件的保护 三、全控型电力电子器件的缓冲与保护
（一）缓冲电路
1、开通缓冲电路 开通缓冲电路
电力电子器件的保护 三、全控型电力电子器件的缓冲与保护
（一）缓冲电路
2、关断缓冲电路 关断缓冲电路
电力电子器件的保护 三、全控型电力电子器件的缓冲与保护
三相三角形连接
三相整流连接
电力电子器件的保护 一、晶闸管的保护
（二）过电压及其保护
2、交流侧过电压及保护（采用压敏电阻吸收） 交流侧过电压及保护（采用压敏电阻吸收）
压敏电阻的伏安特性
压敏电阻的几种接法
电力电子器件的保护 一、晶闸管的保护
（二）过电压及其保护
2、直流侧过电压及保护 产生： 产生： 直流侧切除负载、快熔熔断、晶闸管开路时， 直流侧切除负载、快熔熔断、晶闸管开路时，在直流侧感 应出过电压。 应出过电压。 抑制： 抑制： 在整流输出端并联压敏电阻。 在整流输出端并联压敏电阻。
电力电子器件的保护 三、全控型电力电子器件的缓冲与保护
（五）保护电路
1、功率MOSFET的保护 功率MOSFET的保护 工作保护： 工作保护： 栅源过电压保护 漏源过电压保护 漏极过电流保护
电力电子器件的保护 三、全控型电力电子器件的缓冲与保护
（五）保护电路
1、功率MOSFET的保护 功率MOSFET的保护
电力电子器件的保护 一、晶闸管的保护
（一）过电流及其保护
电网电压波动过大； 电网电压波动过大； 内部管子损坏或触发电路故障，引起两相短路； 内部管子损坏或触发电路故障，引起两相短路； 整流电路直流侧出现短路、逆变失败引起短路； 整流电路直流侧出现短路、逆变失败引起短路； 环流过大、控制系统故障。 环流过大、控制系统故障。
（二）过电压及其保护
1、晶闸管关断过电压及保护
VT1 VT2
L
uT1 VT1由导 VT1由导 通－关断
电力电子器件的保护 一、晶闸管的保护
（二）过电压及其保护
2、交流侧过电压及保护
一、二次绕组间在在分布电容，一次侧合闸瞬间，高压通过分 二次绕组间在在分布电容，一次侧合闸瞬间， 布电容耦合到二次侧，使二次侧出现过电压。 布电容耦合到二次侧，使二次侧出现过电压。 突然断开一次侧开关，产生很大的感应电动势， 突然断开一次侧开关，产生很大的感应电动势，二次侧感应出 市电压。 市电压。 其它设备分断时，变压器漏抗和线路分布电感形成过电压，施 其它设备分断时，变压器漏抗和线路分布电感形成过电压， 加于晶闸管。 加于晶闸管。
电力电子器件的保护 一、晶闸管的保护
（三）正向电压上升率和电流上升率的抑制
2、正向电流上升率di/dt的抑制 正向电流上升率di/dt的抑制 如电流上升率过大，会使晶闸管损坏。 如电流上升率过大，会使晶闸管损坏。 抑制方法： 抑制方法： 串接进线电感或桥臂电感。 串接进线电感或桥臂电感。 采用整流式阻容电路。 采用整流式阻容电路。 在桥臂上套铁淦氧磁环。 在桥臂上套铁淦氧磁环。
电力电子器件的保护 一、晶闸管的保护
（二）过电压及其保护
2、交流侧过电压及保护（交流侧阻容吸收电路） 交流侧过电压及保护（交流侧阻容吸收电路）
单相连接
三相星形连接
电力电子器件的保护 一、晶闸管的保护
（二）过电压及其保护
2、交流侧过电压及保护（交流侧阻容吸收电路） 交流侧过电压及保护（交流侧阻容吸收电路）
电力电子器件的保护 二、晶闸管的串联与并联
（一）晶闸管的串联
电力电子器件的保护 二、晶闸管的串联与并联
（一）晶闸管的串联
均压电阻R 的选取： 均压电阻Rj的选取：
R j ≤ (0.1 ~ 0.25)U Tn / I DRM
均压电阻R 的功率： 均压电阻Rj的功率：
Um 2 1 PRj ≥ K Rj ( ) n Rj
1、快速熔断器保护
FU U V W
电力电子器件的保护 一、晶闸管的保护
（一）过电流及其保护
2、电子线路控制保护
电力电子器件的保护 一、晶闸管的保护
（一）过电流及其保护
3、直流快速开关保护 动作时间2ms，断弧时25-30ms。用于功率大、 动作时间2ms，断弧时25-30ms。用于功率大、短路可能 性大的系统。 性大的系统。 4、进线电抗限制保护 具有限流效果，但大负载时交流压降大。 具有限流效果，但大负载时交流压降大。
电力电子器件的保护 一、晶闸管的保护
（三）正向电压上升率和电流上升率的抑制
1、正向电压上升率du/dt的抑制 正向电压上升率du/dt的抑制 如电压上升率过大，会使晶闸管误导通。 如电压上升率过大，会使晶闸管误导通。 抑制方法： 抑制方法： 利用变压器漏感及晶闸管两端的阻容吸收电路。 利用变压器漏感及晶闸管两端的阻容吸收电路。 在电源输入端串联进线电感并加阻容输出。 在电源输入端串联进线电感并加阻容输出。 在每个整流桥臂上串接空心电感。 在每个整流桥臂上串接空心电感。 在桥臂上套铁淦氧磁环。 在桥臂上套铁淦氧磁环。
电力电子器件的保护 一、晶闸管的保护
（一）过电流ห้องสมุดไป่ตู้其保护
电流检测和过 流继电器 进线电抗限流 快速熔断器 过流继电器 直流快速开关
I＞
～
—
I＞
电力电子器件的保护 一、晶闸管的保护
（一）过电流及其保护
1、快速熔断器保护
FU U V W
FU U V W
电力电子器件的保护 一、晶闸管的保护
（一）过电流及其保护
（一）缓冲电路
3、复合缓冲电路
耗能式
馈能式
电力电子器件的保护 三、全控型电力电子器件的缓冲与保护
（一）缓冲电路
IGBT桥臂模块的缓冲电路 IGBT桥臂模块的缓冲电路
小容量 中容量
大容量
电力电子器件的保护 三、全控型电力电子器件的缓冲与保护
（五）保护电路
1、功率MOSFET的保护 功率MOSFET的保护 静电保护： 静电保护： 用抗静电包装袋、导电材料包装袋或金属容器存放功率MOSFET。 用抗静电包装袋、导电材料包装袋或金属容器存放功率 。 取用时必须使用接地良好的抗静电腕带，要拿管壳，不要拿引线。 取用时必须使用接地良好的抗静电腕带，要拿管壳，不要拿引线。 安装时，工作台、电烙铁应良好接地。 安装时，工作台、电烙铁应良好接地。 测试时，工作台与测试仪器都必须良好接地。 测试时，工作台与测试仪器都必须良好接地。将三个电极全部接入 测试仪器后，才可加电。改换测试时，电压和电流要先恢复到零。 测试仪器后，才可加电。改换测试时，电压和电流要先恢复到零。