【正文】 閘管有 螺栓型和平板型兩種封裝 引出陽極 A、陰極 K 和門極（或稱柵極） G 三個聯(lián)接端。由于具有擴散工藝，具有三結(jié)四層結(jié)構(gòu)的普通晶閘管可以等效成如圖 （右）所示的兩個晶閘管 T1（ P1N1P2）和（ N1P2N2）組成的等效電路 。也正是由于能過門極只能控制其開通，不能控制其關(guān)斷，晶閘管才被稱為半控型器件。 可關(guān)斷晶閘管 可關(guān)斷晶閘管簡稱 GTO。和普通晶閘管不同， GTO 是一種多元胞的功率集成器件，內(nèi)部包含十個甚至數(shù)百個共陽極的小 GTO 元胞，這些 GTO 元胞的陰極和門極在器件內(nèi)部并聯(lián)在一起，使器件的功率可以到達相當(dāng)大的數(shù)值。 GTO 一旦導(dǎo)通之后，門極信號是可以撤除的，在制作時采用特殊的工藝使管子導(dǎo)通后處于臨界飽 和，而不像普通晶閘管那樣處于深飽和狀態(tài)，這樣可以用門極負(fù)脈沖電流破壞臨界飽和狀態(tài)使其關(guān)斷。門極加負(fù)脈沖即從門極抽出電流（即抽出飽和導(dǎo)通時儲存的大量載流子），強烈正反饋使器件退出飽和而關(guān)斷。 可關(guān)斷晶閘管 具有普通晶閘管的全部優(yōu)點，如耐 壓高，電流大等。 故我們選擇可關(guān)斷晶閘管。因此在做設(shè)計之前我們主要考慮了以下幾種方案： 方案 1：單相橋式半控整流電路 電路簡圖如下： 圖 對每個導(dǎo)電回路進行控制，相對于全控橋而言少了一個控制器件，用二極管代替，有利于降低損耗！如果不加續(xù)流二極管，當(dāng)α突然增大至 180176。所以必須加續(xù)流二極管，以免發(fā)生失控現(xiàn)象。變壓器二次繞組中，正負(fù)兩個半周電流方向相反且波 形對稱，平均值為零，即直流分量為零，不存在變壓器直流磁化問題，變壓器的利用率也高。但輸出脈動大，變壓器二次側(cè)電流中含直流分量，造成變壓器鐵芯直流磁化。實際上很少應(yīng)用此種電路。不存在直流磁化的問題，適用于輸出低壓的場合作 電流脈沖大（電阻性負(fù)載時），且整流變壓器二次繞組中存在直流分量 ,使鐵心磁化，變壓器不能充分利用。相同的負(fù)載下流過晶閘管的平單相全控式整流電路其輸出平均電壓是半波整流電路 2 倍，在均電流減小一半；且功率因數(shù)提高了一半。 綜上所述，針對他們的優(yōu)缺點，我們采用方案二，即單相橋式全控 整流電路。在硅片中間略偏 b2一側(cè)用合金法制作一個 P 區(qū)作為發(fā)射極 e。 圖 2) 單結(jié)晶體管的特性 從圖一可以看出，兩基極 b1和 b2之間的電阻稱為基極電阻。 若在兩面三刀基極 b2， b1間加上正電壓 Vbb，則 A 點電壓為： VA=[rb1/（ rb1+rb2） ]vbb=（ rb1/rbb） vbb=ηVbb 式中： η—— 稱為分壓比，其值一般在 — 之間，如果發(fā)射極電壓 VE由零逐漸增加，就可測得單結(jié)晶體管的伏安特性，見圖 ： 10 圖 單結(jié)晶體管的伏安特性 （ 1）當(dāng) Ve〈η Vbb 時，發(fā)射結(jié)處于反向偏置，管子截止，發(fā)射極只有很小的漏電流 Iceo。管子由截止區(qū)進入 負(fù)阻區(qū)的臨界 P 稱為峰點，與其對應(yīng)的發(fā)射極電壓和電流，分別稱為峰點電壓 Ip 和峰點電流 Ip。 （ 3）隨著發(fā)射極電流 Ie的不斷上升， Ve不斷下降，降到 V點后， Ve不再下降了，這點 V稱為谷點，與其對應(yīng)的發(fā)射極電壓和電流，稱為谷點電壓 Vv 和谷點電流 Iv。 單結(jié)晶體管 的主要參數(shù) ① 基極間電阻 Rbb 發(fā)射極開路時，基極 b1， b2之間的電阻，一般為 210 千歐，其數(shù)值隨溫度的上升而增大。 ③ eb1間反向電壓 Vcb1 b2開路，在額定反向電壓 Vcb2 下，基極 b1 與發(fā)射極e 之間的反向耐壓。 ⑤ 發(fā) 射極飽和壓降 Veo在最大發(fā)射極額定電流時， eb1間的壓降。 11 觸發(fā)電路 晶閘管觸發(fā)主要有移相觸發(fā)、過零觸發(fā)和脈沖列調(diào)制觸發(fā)等。 ② 觸發(fā)信號應(yīng)有足夠的功率（觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流）。 ④ 觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。他由自激震蕩、同步電源、移相、脈沖形成等部分組成，電路圖如 圖 （ a）所示。 從圖 （ a）可知， 經(jīng) D1D2整流后的直流電源 UZ 一路徑 R R1加在單結(jié)晶體管兩個基極 b b2之間，另一路通過 Re 對電容 C 充電，發(fā)射極電壓 ue=uc按指數(shù)規(guī)律上升。電容 C 開始通過管子 eb1迅速向 R1放電，由于放電回路電阻很小，故放電時間很短。在電容上形成鋸齒波震蕩電壓，在 R1上得到一系列前沿很陡的觸發(fā)尖脈沖 us， 如圖（ b） 所示 ， 12 圖 其震蕩頻率為 f=1/T=1/ReCLn(1/1η ) 式中η =～ 是單結(jié)晶體管的分壓比。同步電壓經(jīng)橋式整流、穩(wěn)壓管 DZ削波為梯形波 uDZ,而削波后的最大值 UZ既是同步信號 ,又是觸發(fā)電路電源 .當(dāng) UDZ 過零時 ,電容 C 經(jīng)eb R1迅速放電到零電壓 .這就是說 ,每半周開始 ,電容 C 都從零開始充電 ,進而保證每周期觸發(fā)電路送出第一個脈沖距離過零的時刻 (即控制角α )一致 ,實現(xiàn)同步 . 移相控制 當(dāng) Re增大時，單結(jié)晶體管發(fā)射極充電到峰點電壓 Up 的時間增大，第一個脈沖出現(xiàn)的時刻推遲，即控制角α增大，實現(xiàn)了移相。對于晶閘管串聯(lián)接法的全控橋電路無法工作。 保護電路的設(shè)計 保護電路 的論證與選擇 電力電子系統(tǒng)在發(fā)生故障時可能會發(fā)生過流、過壓，造成開關(guān)器件的永久性損壞。檢測開關(guān)器件的電流、電壓，保護主電路中的開關(guān)器件，防止過流、過壓損壞開關(guān)器件。 例如， RC 阻容吸收回路、限流電感、快速熔斷器、壓敏電阻或硒堆等。 過電流保護 當(dāng)電力電子變流裝置內(nèi)部某些器件被擊穿或短路；驅(qū)動、觸發(fā)電路或控制電路發(fā)生故障；外部出現(xiàn)負(fù)載過載；直流側(cè)短路；可逆?zhèn)鲃酉到y(tǒng)產(chǎn)生逆變失敗；以及交流電源電壓過高或過低；均能引起裝置或其他元件的電流超過正常工作電流，即出現(xiàn)過電流。 采用快速熔斷器作過電流保護，其接線圖（見圖 ）。最好的辦法是晶閘管元件上直接串快熔，因流過快熔電流和晶閘管的電流相同，所以對元件的保護作用最好，這里就應(yīng)用這一方法快熔抑制過電流電路圖如下圖所示： 圖 快速熔短器的接入方法 A 型熔斷器 14 特點：是熔斷器與每一個元件串連，能可靠的保護每一個元件。常見的電子保護原理圖如 所示 圖 過流保護原理圖 過壓保護 設(shè)備在運行過程中，會受到由交流供電電網(wǎng)進入的操作過電壓和雷擊過電壓的侵襲。 過電壓保護的第一種方法是并接 RC 阻容吸收回路，以及用壓敏電阻或硒堆等非線性元件加以抑制。常見的電子保護原 圖如 圖 所示 ： 圖 過電壓保護電路 電流上升率、電壓上升率的抑制保護 1) 電流上升率 di/dt 的抑制 晶閘管初開通時電流集中在靠近門極的陰極表面較小的區(qū)域，局部電流密度很大，然后以 ，若晶閘管開通時電流上升率 di/dt 過大，會導(dǎo)致 PN 結(jié)擊穿，必須限制晶閘管的電流上升率使其