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应用指南详情

电力电子元件应用指南(2015修订)

分类:
应用指南
作者:
发布时间:
2018/07/17 17:28
【摘要】:
一、参数说明  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,Qrr、tq、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IT(AV)(IFAV)  IT(AV)(IF(AV))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。IT(AV)(IF(AV))对应元件额定有效值IRMS=

  一、参数说明

  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,Qrr、tq、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IT(AV)(IFAV)

  IT(AV)(IF(AV))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。IT(AV)(IF(AV))对应元件额定有效值IRMS=1.57IT(AV)。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。

  5、关断时间(tq)

  可控硅在阳极电流减少为0以后,如果马上就加上正向阳极电压,即使无门极信号,它也会再次导通,假如在再次加上正向阳极电压之前使器件承受一定时间的反向偏置电压,也不会误导通,这说明可控硅关断后需要一定的时间恢复其阻断能力。从电流过0到器件能阻断重加正向电压的瞬间为止的最小时间间隔是可控硅的关断时间tq,由反向恢复时间trr和门极恢复时间构成,普通可控硅的tq约150-200μs,通常能满足一般工频下变流器的使用,但在大感性负载的情况下可作一些选择。在中频逆转应用,如中频装置、电机车斩波器、变频调速等情况中使用,一定要对关断时间参数作选择,一般快速可控硅(即kk型晶闸管)的关断时间在10-50μs,其工作频率可达到1KHz~4 KHz。

  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。

  1、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。各种整流线路对应的UM值见表1。

  (2)晶闸管器件的额定通态平均电流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IRMS=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平均电流应为:

IT(AV)=(1.5-2)=KfbId

  Kfb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