——欢迎提出新的方案并参与讨论

　　一个阻性负载回路里，通过有效值为10KA的交流电流，回路中串联了两组反并联的晶闸管组A和B作无触点开关，每个晶闸管组为多个晶闸管并联，选用国产KPC4600晶闸管.。求在下列情况下每组的晶闸管并联数。1，连续通电;2，只通20个周波一次。以上导通角均为180°。

　　一、设计依据：王兆安 张明勋主编：“电力电子设备设计和应用手册”

　　1， 该书第二版4.2.3节提出晶闸管并联臂的并联支路数由如下计算公式决定：

　　式中：IA(AV)­—臂的平均电流(A)

　　IT(AV)—器件的额定正向平均电流(A)

　　KR—设备电流过载系数，即负载等级中热冲击最严重的直流电流过载倍数

　　KA1—电流的设计安全裕量，取1.1—1.5

　　KC1—与KR相对应的器件允许过载倍数

　　K1—均流系数，初次设计时取0.8—0.9，根据均流措施情况而定

　　Kf—决定于连接形式的波形系数

　　KѲ—环境温度系数

　　KV—介质流速系数

　　Kh—海拔系数

　　该手册中对每种系数如何取值均有相应图表给出说明。

　　二、实际取值及计算结果

　　1， 连续通电，导通角为180°

　　查图表得：

　　KR = 1.0 (负载等级Ⅰ)

　　KA1 = 1.2 (通常取1.1—1.5)

　　KC1 = 1.0 (不允许器件工作时处于过载状态)

　　K1 = 0.8 (均流系数)

　　Kf = 1.0 (正弦波、导通角180°)

　　KѲ = 1.0(设环境温度≤40℃)

　　KV = 0.9 (设风速为3.5米/秒)

　　Kh = 1 (海拔≤1000米)

　　代入上述公式，得：

　　结论是2.308只晶闸管并联，用3只晶闸管并联够了。

　　有了这个结论，不妨进一步思考一下，能否用两只并联代替3只并联?为此做如下分析：

　　1.1 与三只晶闸管并联相比，两只晶闸管并联，容易找到参数较一致的两只器件，在均流措施上实现起来更为简便。均流系数可达到0.9 。

　　1.2 冷却风速提高到4.5米/秒，介质流通系数提高到0.95，则

　　因此用两只并联就可以了。

　　请注意，我们在设计时从来没有考虑过利用器件的过载能力，而是按器件的额定电流来设计的。

　　2， 只通20个周波一次，电流平均值为6369A，导通角为180°

　　实际上类似的工况很多。也就是说设备要在较短时间内(比如不到一秒到几十秒)一次性的通过一个较大的电流，第二次使用要在较长的时间后(比如几分钟或更长)。电机软启动器就是这样的一种工况。为了说明，这里要用到该款晶闸管的几张曲线图。下图是通态浪涌电流与周波数的关系曲线。

　　从图2中可看出，20个周波时该规格晶闸管允许通过24000A的峰值浪涌电流，相当于

　　平均值约7600A。过载能力是器件必须有的特性，看来不必并联也够了。但是一般人们设计时把这部分过流能力留给抵御意外发生的浪涌电流，仍然用两只器件并联。这里不排除也有人敢于不并联，只用一只晶闸管。原因是利用了“短时过载时的结温利用”原理。

　　图3是该器件的瞬态热阻抗曲线。从图中可知：器件从通电那时刻起，热阻值随时间而上升，到某一时刻，热阻值趋于平稳。上升阶段即为瞬态热阻，平稳后为稳态热阻。20个周波时间为0.4秒，此时的瞬态热阻值为0.0037K/W,仅为稳态热阻0.005K/W的0.74.与连续通电相比20个周波后的温升显然低于稳态温升。“短时过载时的结温利用”就是利用这部分偏低的温升资源给适当过载创造了条件。这部分内容将在下一篇文章“晶闸管设计实例2—短时通电的晶闸管散热处理”中讨论。

　　编者简介：朱英文：(1939- )，高级工程师，现任北京京仪椿树整流器有限责任公司技术顾问，中国电力电子产业网特约顾问，主要研究电力半导体器件的设计、制造、应用中的热设计和电力半导体器件主回路结构设计。曾参与专业词典、书籍的编写、翻译等工作。主要成果有：“无刷励磁发电机用旋转整流管设计和制造”，“晶闸管芯片球面磨角工艺”“大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算方法”等。

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