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可控硅整流器是一種常用的電力半導(dǎo)體電子器件,具有控制開關(guān)數(shù)千瓦乃至兆瓦級電功率的能力.從結(jié)構(gòu)上說,它是 一種反向截止三極管型的閘流晶體管,由三個PN結(jié)(PN-PN四層)構(gòu)成.器件的外引線有陰極、陽極、控制極三個電極,典型大電流可控硅整流器的示意剖面見圖.器件的反向特性(陽極接負(fù))和PN結(jié)二極管的反向特性相似;其正向特性,在 一定范圍內(nèi)器件處于阻抗很高的關(guān)閉狀態(tài)(正向阻斷態(tài),即伏安特性一象限中虛線下的實(shí)線部分).當(dāng)正向瞬間電壓大于轉(zhuǎn)折電壓時,器件迅速轉(zhuǎn)變到低電壓大電流的通導(dǎo)狀態(tài).

處于正向阻斷態(tài)的器件,如果給予控制極一低功率的觸發(fā)信號(使控制極-陰極PN結(jié)導(dǎo)通),則器件可迅速被激發(fā)到導(dǎo)通狀態(tài),之后毋須繼續(xù)保持觸發(fā)電流即可維持在通導(dǎo)狀態(tài),此時若將電流降至維持電流(伏安特性虛線處)以下,器件可恢復(fù)到阻斷狀態(tài).

可控硅整流器:主電路采用三相橋或雙反星形帶平衡電抗器電路。可控硅元件采用大功率元件,節(jié)能顯著。主控制系統(tǒng)采用大板高檻抗干擾、大規(guī)模集成控制板;模塊及集成元件全部采用進(jìn)口,可靠性高。具有自動穩(wěn)壓、穩(wěn)流,穩(wěn)定精度優(yōu)于1%。具有0~60S軟起動,電鍍氧化著色時間可任意設(shè)定,自動定時。采用多相整流,減小輸出電壓紋波系數(shù)ru,特別適應(yīng)于鍍硬鉻工藝,表面光潔度好,鍍層厚度均勻。冷卻方式:水冷、風(fēng)冷、自冷。

晶閘管全稱晶體閘流管,又稱可控硅:是一種功率半導(dǎo)體器件。它具有容量大、效率高、可控性好、壽命長以及體積小等諸多優(yōu)點(diǎn),是弱電控制和被控強(qiáng)電之間的橋梁。從節(jié)能的觀點(diǎn)出發(fā),電力電子技術(shù)被譽(yù)為新電氣技術(shù)。我國的能源利用率較低,按國民生產(chǎn)單產(chǎn)能耗計(jì)算,我國則是法國的4.98倍、日本的4.43倍,因此以晶閘管為核心的電氣控制裝置的普及使用是我國有效節(jié)約電能的一項(xiàng)重要措施。

通常用雙三極管來描述可控硅的四層結(jié)構(gòu),看成一NPN和PNP晶體管的互聯(lián). 若兩晶體管的共基極電流放大系數(shù)分別為α1和α2(均為工作狀態(tài)的函數(shù)),導(dǎo)通的必要條件是α1+α2≃1.阻斷狀態(tài)下, 兩晶體管的電流放大系數(shù)均很小;若在正向阻斷狀態(tài)下,于控制極注入一正向電流,則NPN管的電流放大系數(shù)α1迅速增大,并導(dǎo)致α2的增大,從而滿足導(dǎo)通條件。

可控硅是一種極為重要的功率電子器件,可以以極小的控制功率控制兆瓦級的電力,常用于整流、開關(guān)、變頻、逆變等電路中. 高功率可控硅采用甚大面積的硅片,需封裝在帶散熱器的管殼中。

在可控整流電路的波形圖中,發(fā)現(xiàn)晶閘管承受正向電壓的每半個周期內(nèi),發(fā)出第一個觸發(fā)脈沖的時刻都相同,也就是控制角α和導(dǎo)通角θ都相等,那么,單結(jié)晶體管張弛振蕩器怎樣才能與交流電源準(zhǔn)確地配合以實(shí)現(xiàn)有效的控制呢?

為了實(shí)現(xiàn)整流電路輸出電壓"可控",必須使晶閘管承受正向電壓的每半個周期內(nèi),觸發(fā)電路發(fā)出第一個觸發(fā)脈沖的時刻都相同,這種相互配合的工作方式,稱為觸發(fā)脈沖與電源同步。

怎樣才能做到同步呢?大家再看調(diào)壓器的電路圖(上圖)。請注意,在這里單結(jié)晶體管張弛振蕩器的電源是取自橋式整流電路輸出的全波脈沖直流電壓。在晶閘管沒有導(dǎo)通時,張弛振蕩器的電容器C被電源充電,UC按指數(shù)規(guī)律上升到峰點(diǎn)電壓UP時,單結(jié)晶體管VT導(dǎo)通,在VS導(dǎo)通期間,負(fù)載RL上有交流電壓和電流,與此同時,導(dǎo)通的VS兩端電壓降很小,迫使張弛振蕩器停止工作。當(dāng)交流電壓過零瞬間,晶閘管VS被迫關(guān)斷,張弛振蕩器得電,又開始給電容器C充電,重復(fù)以上過程。這樣,每次交流電壓過零后,張弛振蕩器發(fā)出第一個觸發(fā)脈沖的時刻都相同,這個時刻取決于RP的阻值和C的電容量。調(diào)節(jié)RP的阻值,就可以改變電容器C的充電時間,也就改變了第一個Ug發(fā)出的時刻,相應(yīng)地改變了晶閘管的控制角,使負(fù)載RL上輸出電壓的平均值發(fā)生變化,達(dá)到調(diào)壓的目的。

雙向晶閘管的T1和T2不能互換。否則會損壞管子和相關(guān)的控制電路。