1 引言

隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，晶閘管軟起動裝置應(yīng)運而生。三相異步電動機的起停技術(shù)發(fā)生了劃時代的變化。晶閘管軟起動產(chǎn)品問世不過30年左右的時間，而其主要性能卻大大優(yōu)于磁控軟起動、液阻軟起動等傳統(tǒng)軟起動方式。它的體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，幾乎免維護(hù)，功能齊全，起動重復(fù)性好，保護(hù)周全，目前已成為軟起動領(lǐng)域中的佼佼者。

2 晶閘管簡介

晶閘管（thyristor）是晶體閘流管的簡稱，又可稱做可控硅整流器，以前被簡稱為可控硅；1957年美國通用電器公司開發(fā)出世界上第一個晶閘管產(chǎn)品，并于1958年使其商業(yè)化；晶閘管是pnpn四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，它有三個極：陽極，陰極和門極；晶閘管工作條件為：加正向電壓且門極有觸發(fā)電流。其派生器件有：快速晶閘管，雙向晶閘管，逆導(dǎo)晶閘管，光控晶閘管等。它是一種大功率開關(guān)型半導(dǎo)體器件，在電路中用文字符號為“v”、“vt”表示（舊標(biāo)準(zhǔn)中用字母“scr”表示）。

晶閘管具有硅整流器件的特性，能在高電壓、大電流條件下工作，且其工作過程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。

3 晶閘管參數(shù)說明

為了正確地選擇和使用晶閘管，對其主要參數(shù)應(yīng)有所了解才能正確地選型。晶閘管的主要參數(shù)有：

（1）斷態(tài)重復(fù)峰值電壓udrm

是指晶閘管在正向阻斷時，允許加在a、k，如圖1所示，a是晶閘管的陽極，k是晶閘管的陰極，g是晶閘管的門極。極間最大的峰值電壓。此電壓約為不重復(fù)峰值電壓udsm的90%。

（2）反向重復(fù)峰值電壓urrm

在控制極斷路時，允許重復(fù)加在晶閘管上的反向峰值電壓，稱為反向阻斷峰值電壓。此電壓約為不重復(fù)峰值電壓ursm的90%。

udrm和urrm在數(shù)值上一般相近，統(tǒng)稱為晶閘管的阻斷峰值電壓。通常把其中較小的那個數(shù)值作為該型號器件上的額定電壓值。

　　由于瞬時過電壓也會使晶閘管損壞，因此晶閘管的額定電壓應(yīng)選為正常工作峰值電壓的2～3倍，以確保安全。

（3）額定正向平均電流if

在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)散熱條件和環(huán)境溫度（40℃）下，晶閘管的陽極和陰極間允許連續(xù)通過的工頻正弦半波電流的平均值，稱為額定正向平均電流。

由于晶閘管的過載能力小，選用晶閘管的額定正向平均電流時，至少應(yīng)大于正常工作平均電流的1.5～2倍，以留有一定的余地。

　?。?）維持電流ih

　　在室溫下，控制極開路時，維持晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通所必須的最小電流，稱為維持電流。當(dāng)正向電流小于ih值時，晶閘管就自行關(guān)斷。ih值一般為幾十至一百多毫安。#p#分頁標(biāo)題#e#

　?。?）控制極觸發(fā)電壓vg、觸發(fā)電流ig

　　在室溫下，陽極加正向電壓為直流6v時，使晶閘管由阻斷變?yōu)閷?dǎo)通所需要的最小控制極電壓和電流，稱為控制極觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流。vg一般為3.5～5v，ig約為幾十至幾百毫安。實際應(yīng)用時，加到控制極的觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流應(yīng)比額定值稍微大點，以保證可靠觸發(fā)。

　?。?）電壓上升率dv/dt

晶閘管阻斷時其陰陽極之間相當(dāng)于一個結(jié)電容當(dāng)突加陽極電壓時會產(chǎn)生充電電容電流，此電流可能導(dǎo)致晶閘管誤導(dǎo)通，因此對管子的最大正向電壓上升率必須加以限制，一般采用阻容吸收元件并聯(lián)在晶閘管兩端的辦法加以限制。

（7）電流上升率di/dt

晶閘管開通時電流是從靠近門極區(qū)的陰極開始導(dǎo)通然后逐漸擴(kuò)展到整個陰極區(qū)直至全部導(dǎo)通，這個過程需要一定的時間，如陽極電流上升太快，使電流來不及擴(kuò)展到整個管子的pn結(jié)面，造成門極附近的陰極因電流密度過大，發(fā)熱過于集中pn結(jié)，結(jié)溫會很快超過額定結(jié)溫而燒毀晶閘管，故必須限定晶閘管的電流上升臨界值di/dt，一般在橋臂中串入電感或鐵淦氧磁環(huán)。

4 晶閘管工作條件

由于晶閘管只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài)，所以它具有開關(guān)特性，這種特性需要一定的條件才能轉(zhuǎn)化，此條件如附表所示。

5 晶閘管在高壓軟起動中的應(yīng)用

隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高壓電動機的數(shù)量不斷增加。由于大電機直接起動時的電流為額定電流的5～7倍，而啟動轉(zhuǎn)矩只有額定轉(zhuǎn)矩的0.4～1.6倍。它在電網(wǎng)條件（電機啟動時的電網(wǎng)壓降小于10%）和工藝條件（啟動轉(zhuǎn)矩滿足）允許的情況下，可以直接啟動。但過大的啟動電流、過小的啟動轉(zhuǎn)矩和過長的啟動時間給電機和電網(wǎng)造成了極大的危害。常導(dǎo)致電網(wǎng)電壓、諧波電壓波動的增大，以至前級跳閘，大大地增加了電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)及電網(wǎng)污染，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全運行。同時，也對自身造成了很大傷害。因此，必須在電源和電機之間串入軟起動器來解決這些問題。

晶閘管電機軟起動器的出現(xiàn)，很好的解決了以上問題，它彌補了傳統(tǒng)軟起動器的各種不足，很好地降低了電機的起動電流，降低了配電容量，延長了電機及相關(guān)設(shè)備的使用壽命。起動參數(shù)可視負(fù)載調(diào)整，易于維護(hù)。