一、问题的提出

　　在高压领域使用晶闸管往往会遇到一只晶闸管的耐压(正反向重复峰值电压)不够，承担不了加在晶闸管两端的峰值电压，于是需要晶闸管串联使用。比如高压晶闸管整流桥的每一个臂、高压无功补偿反并联无触点开关等，这样的晶闸管串联组件常称为：“晶闸管高压阀体”。

　　举例来说：加在一个高压整流桥臂两端的电压为有效值10000伏，其电压的最大值即峰值为14100伏，如选用正反向重复峰值电压为4000伏的晶闸管，则需几只串联?

　　首先要解释一下何为晶闸管的正反向重复峰值电压?所谓正反向重复峰值电压即为该晶闸管所能承担的最高电压。这是出厂时测试后定下的。我国标准规定其条件是：1，在结温125℃时测得，2，测得PN结雪崩电压值后减去100V，3，取正反向两个方向上述值的最小值定为“重复峰值电压”。由此可以看到出厂时留的余量只有100V，在电网中使用，往往高次谐波的峰值比基波峰值高许多，甚至几倍。所以设计时除了留有足够的的裕量外，还要十分认真地采取均压和过电压保护措施，以免晶闸管电压击穿现象发生。

　　二、晶闸管串联桥臂串联器件数的确定

　　王兆安、张明勋主编的“电力电子设备设计和应用手册(第二版)第4章4.1.3节提出

　　了一个计算公式：

　　

　　式中：

　　KCU — 过电压冲击系数，取1.3-----1.6 ，根据设备中过电压保护措施的完备情况而定;

　　UAM — 臂的工作峰值电压，指的正向峰值电压UATM 或臂的反向峰值电压UARM ，计算时取两者之较大者;

　　Kb — 电网电压升高系数，一般取1.05—1.1，特殊情况可取更高值;

　　KAU — 电压的设计裕度，一般取1—2，根据器件的可靠程度及对设备的可靠性要求而定;

　　KU — 均压系数，一般取0.8—0.9;

　　URM — 串联器件的额定重复峰值电压。

　　三、实例计算

　　KCU 取1.4 ，因为电网电压冲击情况较多;

　　UAM = 14100V ;

　　Kb 取1.1;

　　KAU 高压使用时裕度取1.5;

　　KU = 0.85，均压系数取中;

　　URM = 4000V

　　代入：

　　

　　结论是用10只4000V晶闸管串联。

　　四、晶闸管串联后出现的问题

1， 均压：要求所加的电压均匀地分摊在每只晶闸管上，即每只器件分摊的电压基本一致。

2， 触发信号的传送：因为每只晶闸管各处于不同的电位上，每只器件的触发信号不可能有共同的零点。电力电子

　　3， 同时触发：上例中十只晶闸管串联，不允许个别器件不触发，要不就会发生高压全加于这一只器件上，而导致该器件电压击穿。

　　上述问题将在下篇文章“晶闸管设计实例4——串联时的技术措施”中叙述。

文章来源：中国电力电子朱英文，高级工程师，中国电力电子产业网特约顾问

上一篇： PCIM ASIA 2012 国际电力电子展会 在沪华丽绽放 下一篇： 　　如何确定晶闸管并联支路数?