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大功率中频电源晶闸管的使用

作者：中频炉作者单位：中频炉 2012年12月9日

    大功率中频电源晶闸管的使用
    　　中频电源晶闸管串联工作时，各器件的均压问题是一个非常重要的问题。晶闸管的每个工作周期可以分成五个阶段:正向阻断，开通，导通状态，反向恢复以及反向阻断。在正向及反向阻断状态，串联器件的电压分配主要由其阻断伏安特性决定，在相同漏电流情况下阻断电压高的器件将承受更高的电压；在开通阶段，晶闸管由断态向通态过度，如果器件的开通时间不一致，则后开通的器件将承受过电压；在反向恢复阶段，器件由通态向阻断状态过度，主电流反向抽取一定量的反向恢复电荷后，器件将恢复反向阻断能力，如果期间的反向恢复特性不一致，则先恢复的器件将承受过电压。
    　　串联晶闸管的均压使用主要需解决正反向阻断、开通及恢复三种状态下的电压分配问题。为保证器件在阻断状态下的电压均衡，需要给每个串联晶闸管并联一只均压电阻，其阻值的选择原则是在实际工作电压下流过电阻的电流为晶闸管在额定结温下漏电流的2至5倍。
    　　由于晶闸管的开通和恢复过程可能存在差异，因此采用并联阻容吸收电路进行动态均压是必不可少的，适当参数的吸收电路可将串联电路的不均衡电压限制在一定范围内，其组织与串联器件恢复特性及工作条件有关，一般吸收电容C取0.1至0.4微法,吸收电阻Ｒ取８至２０欧姆，吸收电容和吸收电阻应当选择无感电阻和无感电容，并用尽量短的连线就近连接在晶闸管两端。　
    　　晶闸管的开通过程受其门极触发脉冲影响很大，强触发脉冲可以减少开通时间，促使串联器件同时开通，同时强触发脉冲还有减小开通损耗，增强其ｄｉ／ｄｔ承受能力的作用。因此，必须给串联晶闸管施加同步的、前沿极陡的触发脉冲，触发电流幅值ＩＧＭ＝４－１０IＧＴ，触发电流上升时间ｔｒ低于１微秒。
    　　由于晶闸管的阻断、开通、恢复等特性均随芯片的温度变化而变化，因此保证串联晶闸管在工作过程中的任意状态及时刻都具有同步的温度变化，是保证其可靠均压的基础，为此，必须采用串联器件采用同一个散热体的方法，以保证器件温度的一致性。
    　　晶闸管的性能及可靠性与器件的运行结温密切相关，正常使用时结温一般要小于摄氏８０度。如果散热不良，将对管芯的寿命造成很大的影响。实践证明，凡使用过的晶闸管散热器更换管芯后，散热效果明显下降，特别是更换三四次以后，有的已根本不能使用。分析其主要原因：一是散热体使用一次后，其台面受压力而下陷或者碰伤，，重新更换管芯，很难保证管芯台面正好与下陷部位完全重合，所以即使达到了规定的压力，也不能保证散热体与管芯接触面均匀紧密的接触。二是在水质差的地区，使用一段时间后，水腔内部因结垢而降低了冷却效果。三是使用劣质散热器，散热体水腔材质差，导热性能差，更重要的是蝶形弹簧和三角压盖因质量不合格，短时间使用后失去弹性，使管芯和散热体台面间的压力下降，从而影响散热效果。因此，对于大功率中频电源，更换晶闸管时最好连散热器一起更换，以免造成晶闸管频繁击穿的问题。
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