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中頻爐系統如何正確選擇晶閘管原件

作者:admin 发布日期:2018/8/7 关注次数: 二維碼分享

正確地選擇晶閘管、整流管等電力電子器件對保證整機設備的可靠性及降低設備成本具有重要意義。元件的選擇要綜合考慮其使用環境、冷卻方式、線路型式、負載性質等因素,在保證所選元件各參數具有裕量的條件下兼顧經濟性。


由于電力電子器件的應用領域十分廣泛,具體應用形式多種多樣,下面僅就晶閘管元件在整流電路和單項中頻逆變電路中的選擇加以說明。

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整流電路器件選擇

工頻整流是晶閘管元件較常用的領域之一。元件選用主要考慮其額定電壓和額定電流。

(1) 晶閘管器件的正反向峰值電壓VDRM和VRRM

應爲元件實際承受較大峰值電壓UM的2-3倍,即VDRM/RRM=(2-3)UM。各種整流線路對應的UM值見表1。

(2) 晶閘管器件的額定通態電流IT(AV)

晶閘管的IT(AV)值指的是工頻正弦半波平均值,其對應的有效ITRMS=1.57IT(AV)。爲使元件在工作過程中不因過熱損壞,流經元件的實際有效值應在乘以安全系數1.5-2後才能等于1.57IT(AV)。假設整流電路負載平均電流爲Id,流經每個器件的電流有效值爲KId,則所選器件的額定通態電流應爲:
IT(AV)=(1.5-2)KId / 1.57=Kfd*Id
Kfd爲計算系數。對于控制角α=0O時,各種整流電路下的Kfd值見表1。


表1:整流器件的較大峰值電壓UM及通態平均電流計算系數Kfd

整流電路 單相半波 單項雙半波 單項橋式 三相半波 三相橋式 帶平衡電抗器
的雙反星型
UM U2 U2 U2 U2 U2 U2
Kfd
α=0O
電阻負載 1 0.5 0.5 0.375 0.368 0.185
電感負載 0.45 0.45 0.45 0.368 0.368 0.184

注:U2爲主回路变压器二次相电压有效值;单项半波電感負載电路带续流二极管。

選擇元件IT(AV)值還應考慮元件散熱方式。一般情況下風冷比水冷相同元件的額定電流值要低;自然冷卻情況下,元件的額定電流要降爲標准冷卻條件下的三分之一。

2
中頻逆變元件的選擇

一般400HZ以上的工作條件下,應考慮使用KK器件;頻率在4KHz以上時,可考慮使用KA器件。這裏主要介紹一下並聯逆變電路中元件的選擇(見圖一)。 (1) 元件正向和反向峰值電壓VDRM、VRRM 元件正向和反向峰值電壓應取其實際承受較大正、反向峰值電壓的1.5-2倍。假設逆變器直流輸入電壓爲Ud,功率因數爲cosψ則:
VDRM/RRM=(1.5-2)πUd /(2cosψ)

(2) 元件的額定通態電流IT(AV) 考慮到元件在較高頻率下工作時,其開關損耗非常顯著,元件的額定通態電流應按實際流過其有效值I的2-3倍來考慮,即
IT(AV)=(2-3)I/1.57
假設逆變器直流輸入電流爲Id,則所選器件IT(AV)
IT(AV)=(2-3)×Id/(1.57 )

(3) 关断时间tq 並聯逆變線路中,KK元件的關斷時間選擇要根據觸發引前時間tf和換流時間tr來決定。一般取:
tq=(tf-tr

(当功率因数爲0.8时tf约爲周期的十分之一,tr按元件di/dt小于或等于100A/μS来确定) 在頻率較高時,可通過減小換流時間tr,並適當犧牲功率因數增加tf的方法來選擇具有合適tq值的元件


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