晶閘管和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是電力電子領域的兩大**器件,各自具有獨特的性能優勢和適用場景。
應用場景上,晶閘管在傳統高功率領域占據主導地位。例如,電解鋁行業需要數萬安培的直流電流,晶閘管整流器是推薦方案;高壓直流輸電系統中,晶閘管換流器可實現GW級功率傳輸。而IGBT則是現代電力電子設備的**。在光伏逆變器中,IGBT通過高頻開關實現最大功率點跟蹤(MPPT);電動汽車的電機控制器依賴IGBT實現高效電能轉換。
發展趨勢方面,晶閘管技術正朝著更高耐壓、更大電流容量和智能化方向發展,例如光控晶閘管和集成保護功能的模塊;IGBT則不斷提升開關速度、降低導通損耗,并向更高電壓等級(如10kV以上)拓展。近年來,混合器件(如IGCT,集成門極換流晶閘管)結合了兩者的優勢,在兆瓦級電力電子裝置中展現出良好的應用前景。
晶閘管在HVDC(高壓直流輸電)中起關鍵作用。全橋模塊晶閘管詢價
晶閘管VS與小燈泡EL串聯起來,通過開關S接在直流電源上。注意陽極A是接電源的正極,陰極K接電源的負極,控制極G通過按鈕開關SB接在1.5V直流電源的正極(這里使用的是KP1型晶閘管,若采用KP5型,應接在3V直流電源的正極)。晶閘管與電源的這種連接方式叫做正向連接,也就是說,給晶閘管陽極和控制極所加的都是正向電壓。合上電源開關S,小燈泡不亮,說明晶閘管沒有導通;再按一下按鈕開關SB,給控制極輸入一個觸發電壓,小燈泡亮了,說明晶閘管導通了。這個演示實驗給了我們什么啟發呢? 中國臺灣雙向晶閘管晶閘管模塊的耐壓等級決定了其在高壓環境中的適用性。
這個實驗告訴我們,要使晶閘管導通,一是在它的陽極A與陰極K之間外加正向電壓,二是在它的控制極G與陰極K之間輸入一個正向觸發電壓。晶閘管導通后,松開按鈕開關,去掉觸發電壓,仍然維持導通狀態。
晶閘管在實際應用中面臨過壓、過流、di/dt 和 dv/dt 等應力,必須設計完善的保護電路以確保其安全可靠運行。
di/dt保護是防止晶閘管在導通瞬間因電流上升率過大而損壞的關鍵。過大的di/dt會導致結溫局部過高,甚至引發器件長久性損壞。通常在晶閘管陽極串聯電感(如空心電抗器)或采用飽和電抗器,限制di/dt在允許范圍內(一般為幾十A/μs至幾百A/μs)。
dv/dt保護用于防止晶閘管在阻斷狀態下因電壓上升率過大而誤觸發。過高的dv/dt會使結電容充電電流增大,當該電流超過門極觸發電流時,晶閘管將誤導通。常用的dv/dt保護措施是在晶閘管兩端并聯RC緩沖電路,降低電壓上升率。
(1)按晶閘管類型分類SCR模塊:用于可控整流、電機驅動等,如三相全橋整流模塊。TRIAC模塊:適用于交流調壓,如調光器、家電控制。GTO模塊:用于高壓大電流場合,如電力電子變換器、HVDC(高壓直流輸電)。IGCT模塊(集成門極換流晶閘管):結合GTO和IGBT優點,適用于兆瓦級變流器。
(2)按電路拓撲分類單管模塊:單個晶閘管封裝,適用于簡單開關控制。半橋/全橋模塊:用于整流或逆變電路,如變頻器、UPS電源。三相整流模塊:由6個SCR組成,用于工業電機驅動、電焊機等。
(3)按智能程度分類普通晶閘管模塊:需外置驅動電路,如傳統SCR模塊。智能功率模塊(IPM):集成驅動、保護功能,如三菱的NX系列。
晶閘管在電力系統中可用于無功補償(如TSC)。
可控整流是單向晶閘管的主要應用領域之一。在單相半波可控整流電路中,晶閘管在交流輸入電壓的正半周內,根據觸發角的大小導通,將交流電轉換為脈動直流電。通過改變觸發角的大小,可以調節輸出直流電壓的平均值。在單相橋式全控整流電路中,四個晶閘管組成橋式結構,能夠在交流輸入電壓的正負半周都進行整流,輸出電壓的脈動程度比半波整流電路小,平均電壓更高。在三相可控整流電路中,晶閘管將三相交流電轉換為直流電,具有輸出電壓高、脈動小等優點,廣泛應用于大功率直流電機調速、電解、電鍍等領域。例如,在直流電機調速系統中,通過調節晶閘管的觸發角,可以改變電機的輸入電壓,從而實現對電機轉速的平滑調節,提高了系統的效率和控制精度。 晶閘管模塊的觸發電路設計需精確匹配負載特性,確保可靠觸發。全橋模塊晶閘管詢價
晶閘管的門極觸發電壓(VGT)需滿足規格要求。全橋模塊晶閘管詢價
單向晶閘管在交流調壓中的應用單向晶閘管在交流調壓電路中也發揮著重要作用。通過控制晶閘管在交流電每個周期內的導通角,可以調節負載上的電壓有效值。在燈光調光電路中,利用雙向晶閘管(可視為兩個單向晶閘管反向并聯)或兩個單向晶閘管反并聯,根據需要調節燈光的亮度。當導通角增大時,燈光亮度增加;當導通角減小時,燈光亮度降低。在電加熱控制電路中,通過調節晶閘管的導通角,可以控制加熱元件的功率,實現對溫度的精確控制。與傳統的電阻分壓調壓方式相比,晶閘管交流調壓具有無觸點、功耗小、壽命長等優點。但在應用過程中,需要注意抑制晶閘管開關過程中產生的諧波干擾,以免對電網和其他設備造成不良影響。 全橋模塊晶閘管詢價