大功率晶閘管變流裝置的設(shè)計(jì)方法

趙衛(wèi)　閆麗娜

摘要：隨著人們物質(zhì)生活獲得了極大的滿足，人們對(duì)于電器的使用也就越來越頻繁。而電氣使用，歸根結(jié)底是對(duì)電能的一種使用。因此，如何能夠做到讓電能有效的被人們進(jìn)行利用，是當(dāng)前最為重要的事情。曾經(jīng)的二極管就是對(duì)于電能運(yùn)用的一個(gè)例子，但是隨著社會(huì)的發(fā)展，曾經(jīng)的方式已經(jīng)不能滿足人們的需求，這就需要全新的設(shè)計(jì)。本文就是通過對(duì)大功率晶閘管變流裝置的探究，來得出，如果堅(jiān)強(qiáng)大功率晶閘管變流裝置的設(shè)計(jì)，從而更好的保證人們使用電能。

關(guān)鍵詞：晶閘管 大功率電流 變電裝置 變流裝置 電路設(shè)計(jì)

隨著科技的發(fā)展，電子器械已經(jīng)成為人們生活所不能缺少的部分。尤其是在建設(shè)之中，電能的使用會(huì)讓建設(shè)的速度大大的發(fā)展。因此如何利用電能是當(dāng)前發(fā)展中最需要思考的問題。而隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，建設(shè)也呈現(xiàn)了高頻，高功效，高功率的狀態(tài)，這讓曾經(jīng)的一些措施顯得非常不適用。以電力方面為例，原本的二極管已經(jīng)難以在當(dāng)前情況下，負(fù)荷如此之大的任務(wù)。這就造成了二極管必須更新，必須出現(xiàn)全新的電子元件來承擔(dān)這份重?fù)?dān)。因此，晶閘管應(yīng)運(yùn)而生。它的出現(xiàn)為我國電力建設(shè)和使用提供了非常大的方便。

一、晶閘管

晶閘管與變流裝置的配合是晶閘管在使用上的第一個(gè)項(xiàng)目。隨著時(shí)間的發(fā)展，證明晶閘管和變流裝置的配合是相當(dāng)成功的。但是晶閘管作為一個(gè)全新的事物，它到底是什么，是需要進(jìn)行具體的闡述的。什么是晶閘管？它既叫晶閘管，也叫做可控硅。是一項(xiàng)全新的硅技術(shù)，也是二極管的一個(gè)延伸發(fā)展。簡(jiǎn)單的來講就是一個(gè)超級(jí)功率的半導(dǎo)體。它和一般的半導(dǎo)體，如二極管等作用完全相當(dāng)。都是一種簡(jiǎn)單的電導(dǎo)體。但是晶閘管卻不再簡(jiǎn)單，它不同于其他的半導(dǎo)體。它是由四級(jí)來組成的一個(gè)超級(jí)半導(dǎo)體。這個(gè)超級(jí)半導(dǎo)體的第一，第二級(jí)是正電的流通方向，它與正電相互連接。而末尾的一級(jí)就是負(fù)電的流動(dòng)方向，它與負(fù)電相互連接。這就構(gòu)成了一般的二極管的元素，正電，負(fù)電。但是作為二極管的升級(jí)版本，晶閘管還具備了一個(gè)全新的單元，也就是二極管不具備的第三極，控制級(jí)。這個(gè)控制級(jí)，也可以被成為控制系統(tǒng)。它所工作的原理就是在閉合的時(shí)候，阻止電路的流通。而在打開的時(shí)候，放開電流。這就讓電流變成了可控的。但是通常來說，因?yàn)槠淇刂葡到y(tǒng)也具備半導(dǎo)體的特性，就需要在安裝之前，進(jìn)行一個(gè)連通。這樣才能讓晶閘管正式開始工作。

二、晶閘管在變流裝置上的應(yīng)用

變流裝置是直變和逆變的集合。它既能夠在正常的時(shí)候，將交流電變?yōu)橹绷麟姡帜茉谟行枰臅r(shí)候，將直流電變成交流電。在交流電變成直流電的過程中，就叫做直變。它是最常用的一種狀態(tài)。通常體現(xiàn)在室外的交流電入戶，為家庭提供可用的直流電源。而到了一定的特殊情況，直流電變成交流電，就叫做逆變。這個(gè)直逆指的就是電流變化的一個(gè)方向性。那么為什么晶閘管可以成為變流裝置的核心？這就要從晶閘管的核心處入手。晶閘管的控制級(jí)能夠有效的讓電路流通，為電路指明一個(gè)方向。晶閘管都是單向性的，它和二極管一樣，因此，它的方向性非常得名明顯，可以讓操作人員簡(jiǎn)單明了的知道那個(gè)交流和直流的方向。這在電器作業(yè)中，可以對(duì)用電安全起到非常大的警示作用。但是雖然現(xiàn)在科技的發(fā)展，對(duì)于電流的使用也越來越大，尤其是一些超級(jí)機(jī)械，就需要超強(qiáng)的三相高壓電。在這個(gè)情況下，普通的晶閘管難以完成任務(wù)，就需要采用和大功率的晶閘管才能完成任務(wù)。因此，在工業(yè)用電的變流裝置上，呈現(xiàn)的都是大功率晶閘管。當(dāng)然，選擇大功率還是小功率的晶閘管要看實(shí)際情況，這樣才能更好的完成其應(yīng)有的工作。

三、變流裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在設(shè)置變流裝置的時(shí)候，是要進(jìn)行前期的規(guī)劃，而這些規(guī)劃需要遵循一些要點(diǎn)。這些要點(diǎn)能夠更好的對(duì)變流裝置的設(shè)置提供一定的指導(dǎo)。

（一）注意實(shí)際情況

在變流裝置的設(shè)置中，實(shí)際情況是非常重要的。輸入裝置和輸出裝置的電壓電流是需要優(yōu)先考慮的。其從何處輸入電流，就需要考慮何處的電流電壓情況，這樣才能更好的調(diào)整變流裝置的配備，這樣才不會(huì)出現(xiàn)電流剛剛輸入就對(duì)變流裝置造成損害的情況。才能保證變流裝置更好的使用。而其輸出裝置也是需要考慮的一個(gè)重點(diǎn)。只有確定輸出接受的裝置是需要什么樣的電流和電壓，才能保證輸出的電流不會(huì)造成危害，或者導(dǎo)致下端機(jī)械無法啟動(dòng)。

（二）注意晶閘管的選擇

晶閘管的選擇是十分特殊的。它需要考慮到自身的承載量，轉(zhuǎn)換量和最大功率。首先，如果晶閘管自身的承載量不夠的情況出現(xiàn)，就會(huì)導(dǎo)致晶閘管被過量的電流損壞，從而造成災(zāi)難。其次，如果晶閘管的轉(zhuǎn)換量不夠，就很難使其輸出的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。造成能源不足，無法啟動(dòng)的尷尬現(xiàn)象，如果轉(zhuǎn)換量過大，則會(huì)對(duì)后續(xù)裝置造成一定的破壞。最后是其最大功率。其到底能在既定的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換出多少能源，是非常重要的。這關(guān)乎變流裝置能否真正投入使用。

（三）注意大功率晶閘管的排列

一般來說，在變流裝置中，除了最簡(jiǎn)單的大功率晶閘管之外，還需要機(jī)型諸如逆變器等設(shè)備的加入。這些小型設(shè)備的主要作用就是輔助晶閘管進(jìn)行工作。這些器械如何不能有效的完成自身所需要承擔(dān)的工作，那會(huì)就會(huì)對(duì)變流裝置造成巨大的損害。因此，如何合理的安排這些輔助的位置，是非常重要的。一定要將晶閘管置入一個(gè)安全可靠的位置，才能讓變流裝置更好的活動(dòng)。

四、結(jié)語

晶閘管的應(yīng)用在當(dāng)前的時(shí)代，還顯得比較稚嫩。其應(yīng)用的地方并非很多，但是其單一產(chǎn)品的多功能性卻有效的體現(xiàn)了出來。這樣的產(chǎn)品，是未來發(fā)展的重點(diǎn)。因此，針對(duì)晶閘管的繼續(xù)研究是有必要的。同時(shí)，為了科技的發(fā)展，在原有晶閘管上的改進(jìn)也是當(dāng)前重要的研究項(xiàng)目。只有科技發(fā)展的更好，我國才能建設(shè)的更好。

參考文獻(xiàn)：

[1]傅鵬晶.閘管在大功率變流和開關(guān)中的應(yīng)用[J].電力電子，2004，（04）.

[2]王挺澤.大功率變流器晶閘管燒損的原因與對(duì)策[J].機(jī)車電傳動(dòng)，1997，（01）.

[3]黃垂兵，潘啟軍，馬名中，等.大功率晶閘管開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)[J].船艦電子工程，2013，（12）.

[4]傅鵬，高格，李定，等.晶閘管在大功率變流和開關(guān)中的應(yīng)用[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2004，（08）.

（作者單位：[1]趙衛(wèi)，西安派瑞功率半導(dǎo)體變流技術(shù)股份有限公司；[2]閆麗娜，陜西秦通電力工程有限公司。）