浅谈晶闸管的保护与防止误触发的措施

浅谈晶闸管的保护与防止误触发的措施

王现富1张冰林2

王现富1张冰林2（青岛市技师学院山东青岛266229）

晶闸管元件的主要弱点是承受过电流和过电压的能力很差，即使短时间的过流和过电压，也可能导致晶闸管的损坏，所以必须对它采用适当的保护措施。晶闸管的保护电路，大致可以分为两种情况：一种是在适当的地方安装保护器件，例如，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，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。

一、晶闸管的过流保护

晶闸管设备产生过电流的原因可以分为两类：一类是由于整流电路内部原因，如整流晶闸管损坏，触发电路或控制系统有故障等，其中整流桥晶闸管损坏类较为严重。另一类则是整流桥负载外电路发生短路而引起的过电流，这类情况时有发生，因为整流桥的负载实质是逆变桥，逆变电路换流失败，就相当于整流桥负载短路。

1.对于第一类过流，即整流桥内部原因引起的过流，以及逆变器负载回路接地时，可以采用第一种保护措施，最常见的就是接入快速熔短器的方式，快速熔短器的接入方式共有三种，如图1所示。

二、晶闸管的过压保护

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。同时，设备自身运行中以及非正常运行中也有过电压出现。

1.过电压保护的第一种方法是并接R-C阻容吸收回路，以及用压敏电阻或硒堆等非线性元件加以抑制，如图3所示。

三、电流上升率、电压上升率的抑制保护

1.电流上升率的抑制。晶闸管初开通时电流集中在靠近门极的阴极表面较小的区域，若晶闸管开通时电流上升率过大，会导致PN结击穿，必须限制晶闸管的电流上升率使其在合适的范围内。其有效办法是在晶闸管的阳极回路串联入电感，如图5所示。

2.电压上升率的抑制。加在晶闸管上的正向电压上升率也应有所限制，如果电压上升率过大，由于晶闸管结电容的存在而产生较大的电流，该电流可以实际上起到触发电流的作用，使晶闸管正向阻断能力下降，严重时引起晶闸管误导通。为抑制电压上升率过大，可以在晶闸管两端并联R-C阻容吸收回路，如图6所示。

四、防止误触发的措施

造成晶闸管误导通的原因主要是由于干扰信号侵入门极回路而引起的。通常情况下采取的抗干扰措施有：

1.门极回路导线用金属屏蔽线，且屏蔽层接地。

2.门极回路导线单独敷线，远离主电路或大电流的导线，同时避免电感元件靠近门极回路。

3.触发电路的电源采用由静电屏蔽的变压器供电；同步变压器也采用有静电屏蔽的变压器，必要时在同步变压器输入端加滤波环节，以消除电网的高频干扰。

4.选用触发电流较大的晶闸管。

5.在晶闸管的门极和阴极之间连接并接0.01～0.1μF的小电容，以有效地吸收高频干扰，如图7（a）所示。

6.在门极与阴极间加反向偏置电压，一般为3.0V左右。可以用固定负压，也可以用二极管串联的正向压降产生的反压如图7（b）所示，当然也可以用稳压管代替二极管。

参考文献

[1]王现富丁兆花《电力电子变流技术》第一版.中国劳动和社会保障出版社，2011年。

[2]黄俊《半导体变流技术(修订版)》.机械工业出版社，1991年。

[3]莫正康《半导体变流技术》第2版.机械工业出版社，2009年。