儲能微網應用SCR晶閘管的選型設計（1）

概括：

晶閘管（Silicon Controlled Rectifier）簡稱SCR,由于電流容量大，耐電壓高，以及開通可控性。因其可靠性、低正向損耗和相對較低的成本廣泛應用于相控整流、逆變、交流調壓、直流變換等領域, 成為特大功率低頻(200Hz以下)裝置中的主要器件。

SCR在儲能UPS中的典型應用：

一般UPS的整流模塊，逆變和旁路開關都有在應用。由于儲能微網系統的大規模爆發，為了在電網故障時，重要負載不間斷供電。大功率微電網系統設備的并網及離網之間實現無縫切換，SCR用作切換開關的可靠性設計起著決定因素。

儲能微網應用晶閘管的關鍵選型參數：

1.SCR額定電壓選擇：

每個SCR單管承受的最大反壓為主路線電壓的峰值,考慮400V系統過壓20％得到最大反壓：

選用時額定電壓應為正常工作峰值電壓的2～3倍,應能承受經常出現的過壓。故400V系統選常用的1600V的SCR模塊。

2.SCR額定電流選擇：

SCR date sheet通態平均電流IT(AV) 定義 ：工頻正弦半波的180°導通，電流在一個整周期內的平均值,是在環境溫度和穩定結溫情況下不超過額定值,所允許的最大平均電流作為該器件的額定電流。

設單相工頻半波電流峰值為Im時波形,如圖6所示。

通態平均電流為：

通態有效值電流為：

SCR有效值與通態平均電流比值為:

注：上式中積分變量d(ωt)是角度，ω是角速度,t是時間，ωt就是角度了。器件的結溫是由有效值決定的。對于同一個有效值,不同的電流波形,其平均值不一樣,因此選用一個SCR,要根據使用的電流波形計算出使用的電流平均值。

3.儲能典型應用原理圖：

根據有效值相等原則來計算SCR流過電流時的允許平均電流Iavg。有效值與平均值的比為波形系數。選用SCR時應選晶閘管的通態平均電流IT(AV)為其正常使用電流平均值的1.2～2.0倍,才能可靠工作。

4.通態平均電壓UT(AV)

晶閘管通過正弦半波的額定通態平均電流時,器件陽極A和陰極K間電壓的平均值,一般稱管壓降,約0.8～1V。選用盡量選壓降低的，能降低導通損耗。

5.維持電流IH

晶閘管從通態到斷態,維持通態的最小通態電流（150mA~500mA)。

6.擎住電流IL

晶閘管從斷態到通態,關閉觸發信號,維持晶閘管通態的最小電流(IL>IH)。

7.門極參數

門極觸發電流IGT,門極觸發電壓UGT,觸發電路供給的觸發電流和電壓比這個數值大,才能可靠觸發。使用中不能超過門極的峰值電流、峰值電壓、峰值功率和平均功率。

8.動態參數

斷態電壓臨界上升率du/dt。過大的du/dt會引起誤導通。一般在AK極上并聯RC吸收。

通態電流臨界上升率di/dt,晶閘管由斷態到通態,首先是由門極G附近小面積范圍內導電后展開,如果di/dt過大將造成局部過熱,損壞器件。

I2T值 A^2S 浪涌電流的平方在其持續時間的積分值。主要用于快速熔斷保護SCR, 快速熔斷器的I2t值應小于晶閘管允許的I2t值。

9.額定結溫

器件正常工作時允許的最高結溫,在此結溫下,有關額定值和特性才能得以保證,因此晶閘管的散熱器選擇和冷卻效果十分重要。

總結：

第一部分主要分享最近選型學習SCR的關鍵參數，任何沒有使用過的元器件都有其相關的特性。實際選型應用，還需與原廠****Product Manage交流。