KGPS中頻電源的核心件（晶閘管，可控硅）的基本保護
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、過電壓保護
由于KGPS中頻電源晶閘管的擊穿電壓接近工作電壓，線路中產生的過電壓容易造成器件電壓擊穿，正常工作時凡發生超過晶閘管能承受的**峰值電壓的尖脈沖等統稱為過電壓。產生過電壓的外部原因主要是雷擊、電網電壓激烈波動或干擾;內部原因主要是電路狀態發生變化時積累的電磁能量不能及時消散。過電壓極易造成模塊損壞，因此必須采取必要的限壓保護措施，把晶閘管承受的過電壓控制在正反向不重復峰值電壓
VRSM 、 VDSM 值以內。常用的保護措施如下：
1.1、中頻電源晶閘管關斷過電壓（換流過電壓、空穴積蓄效應過電壓）保護
當晶閘管關斷、正向電流下降到零時，管芯內部會殘留許多載流子，在反向電壓的作用下會瞬間出現反向電流，使殘留的載流子迅速消失，形成極大的
di/dt。即使線路中串聯的電感很小，由于反向電勢V = -L
di/dt，所以也能產生很高的電壓尖峰（或毛刺），如果這個尖峰電壓超過中頻電源晶閘管允許的**峰值電壓，就會損壞器件。對于這種尖峰電壓一般常用的方法是在器件兩端并聯阻容吸收回路，利用電容兩端電壓不能突變的特性吸收尖峰電壓。阻容吸收回路要盡可能靠近晶閘管
A、K端子，引線要盡可能短，**采用無感電阻，千萬不能借用門極回路的輔助陰極導線（因輔助陰極導線的線徑很細，回路中過大的電流會將該線燒斷）。阻容無件的參數可按以下的經驗值和公式選取：
晶閘管阻容吸收元件經驗數據
模塊
I TAV（A） ? ?1000 ? ? 800 ? ?
?500 ? ? ?200 ? ? ? 100 ?
? ? ?50 ? ? ? ?20 ? ?
? ?10
電阻
R（Ω） ? ? ? ?1 ? ? ? ?2
? ? ? ?5 ? ? ? ?10 ?
? ? ?20 ? ? ? ?40 ? ?
? ?80 ? ? ? ?100
電容
C（uF） ? ? ? ?2 ? ? ? ?1
? ? ? ?1 ? ? ? 0.5 ? ?
? 0.25 ? ? ?0.2 ? ? ?0.15 ?
? ? ?0.1
上表中電阻的功率由下式確定：
P
R= fCU 2 m×10 -6
式中
: PR －－－－-電阻功率（W）
f－－－－－－
頻率（50Hz）
C－－－－-
串聯電容（uF），其耐壓一般為晶閘管耐壓的1.3倍；
U
m－－－－-晶閘管工作峰值電壓（ V）；
1.2、交流側過電壓及其保護
由于交流側電路在接通斷開時出現暫態過程，因此產生過電壓。例如交流開關的開閉，交流側熔斷器熔斷等引起的過電壓。對于這類過電壓保護，目前普遍的保護方法是并接阻容吸收電路和壓敏電阻。
阻容吸收保護應用廣泛，性能可靠，但正常運行時電阻上消耗功率，引起電阻發熱，且體積較大，對于能量較大的過電壓不能完全抑制。
壓敏電阻是一種非線性元件，它是以氧化鋅為基體的金屬氧化物，有兩個電極，極間充填有氧化鉍等晶粒。正常電壓時晶粒呈高阻，漏電流僅有
100uA左右，但過電壓時發生的電子雪崩使其呈低阻，電流迅速增大從而吸收了過電壓。一般情況下，其在 220 VAC 電路里使用標稱
470～680V，在380VAC 電路里使用標稱
780～1000V的壓敏電阻，由于其吸收電能的功率跟其直徑有關，直徑大的功率就大，一般選用直徑
ф12～20的即可。
2
、過電流保護
電力半導體開關器件對溫度的變化較為敏感，過電流會使半導體芯片過熱而造成品質下降，壽命降低甚至**性損壞。雖然模塊在
10ms內可以承受額定電流10倍以上的非重復的浪涌電流，但很多時候過電流的時間都大于此值，很容易造成成**性損壞。因而，過電流的保護是很重要的，過電流的保護方法很多，像在交流進線串接漏抗大的整流變壓器、接電流檢測和過流繼電器和裝直流快速開關等措施，但關鍵在于反映速度要快。對于小于模塊浪涌電流值的過電流，常用的電子過流保護電路可以立即切斷可控硅的觸發脈沖，使可控硅在電流過零時換向時關斷，但對于在
10/8.3ms（50/60HZ）以內超過SCR的浪涌電流承受值的浪涌電流和短路電流，一般的保護電路是無效的，應考慮采用半導體器件專用的快速熔斷器。熔斷器的標稱熔斷電流不應超過模塊標稱電流值的
1.57倍。即小于模塊的通態電流的有效值。市售的快熔種類較多，質量差異較大，選擇時應慎重。
與普通熔斷器比較，半導體專用快速熔斷器是專門用來保護電力半導體功率器件過流的元件，它具有快速熔斷的特性，在流過
6倍額定電流時其熔斷時間小于工頻的一個周期（20ms）。
快速熔斷器可接在交流側直流側或與晶閘管橋臂串聯，后者直接效果**。一般說來快速熔斷器額定電流值（有效值）應小于被保護晶閘管的額定方均根通態電流（即有效值）
ITRMS 即 1.57ITAV ,同時要大于流過晶閘管的實際通態方均根電流（即有效值）IRMS 。即 1.57ITAV ≥ IRD
≥ IRMS
3
、電壓及電流上升率的保護
3.1、 電壓上升率（
dv/dt）
晶閘管阻斷時，其陰陽極之間相當于存在一個
PN結電容，當突加正向陽極電壓時會產生充電電容電流，此電流可能導致晶閘管誤導通。因此，對晶閘管施加的**正向電壓上升率必須加以**。常用方法是在晶閘管兩端并聯阻容吸收元件。
3.2、電流上升率（
di/dt）
晶閘管開通時，電流是從靠近門極開始導通然后逐漸擴展到整個陰極區直至全部導通，這個過程需要一定的時間。如果電流上升太快，使電流來不及擴展到整個管芯的有效
PN結面，造成門極附近的陰極區局部電流密度過大，發熱過于集中，PN結的溫度迅速上升形成熱點，使其在很短的時間內超過額定結溫導致晶閘管工作失效甚至燒毀，所以必須限定晶閘管通態電流上升率（
di/dt）。一般是在橋臂中串入電感或鐵淦氧磁環。
4
、過熱保護
電力半導體模塊和其它功率器件一樣，工作時由于自身功耗而發熱。如果不采取適當措施將這種熱量散發出去，就會引起模塊管芯
PN結溫度急劇上升,致使器件特性惡化，直至完全損壞。晶閘管的功耗主要由導通損耗、開關損耗、門極損耗三部分組成。在工頻或
400Hz以下頻率的應用中最主要的是導通損耗。
為了確保器件長期可靠地工作，設計時散熱器及其冷卻方式的選擇與電力半導體模塊的電流電壓的額定值選擇同等到重要，千萬不可大意！
散熱器的常用散熱方式有：自然風冷、強迫風冷、熱管冷卻、水冷、油冷等。考慮散熱問題的總原則是：控制模塊中管芯的結溫不超過產品數據表給定的額定結溫。
實際上，元件的結溫不容易直接測量，因此不能用它作為是否超溫的判據。通過控制模塊底板的溫度（即殼溫）來控制結溫是一種有效的方法。由于
PN結的結溫T j 和殼溫 T c
存在著一定的溫度梯度，知道了殼溫也就知道了結溫，而**殼溫是限定的，由產品數據表給出。借助溫控開關可以很容易地測量至與散熱器接觸處的模塊底板溫度（溫度傳感元件應置于模塊底板溫度**的位置）。從溫控開關測量到的殼溫
（Tc 不超過
75－80℃）可以判斷模塊的工作是否正常。若在線路中增加一個或兩個溫度控制電路，分別控制風機的開啟或主回路的通斷（停機），就可以有效地保證晶閘管模塊在額定結溫下正常工作。
需要指出的是，溫控開關測量到的溫度是模塊底板表面的溫度，易受環境、空氣對流的影響，與模塊和散熱器的接觸面上的溫度，還有一定的差別（大約低幾度到十幾度），因此其實際控制溫度應低于規定值。用戶可以根據實際情況和經驗決定控制的溫度。
