储能微网应用SCR晶闸管的选型设计（1）

概括：

晶闸管（Silicon Controlled Rectifier）简称SCR,由于电流容量大，耐电压高，以及开通可控性。因其可靠性、低正向损耗和相对较低的成本广泛应用于相控整流、逆变、交流调压、直流变换等领域, 成为特大功率低频(200Hz以下)装置中的主要器件。

SCR在储能UPS中的典型应用：

一般UPS的整流模块，逆变和旁路开关都有在应用。由于储能微网系统的大规模爆发，为了在电网故障时，重要负载不间断供电。大功率微电网系统设备的并网及离网之间实现无缝切换，SCR用作切换开关的可靠性设计起着决定因素。

储能微网应用晶闸管的关键选型参数：

1.SCR额定电压选择：

每个SCR单管承受的最大反压为主路线电压的峰值,考虑400V系统过压20％得到最大反压：

选用时额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍,应能承受经常出现的过压。故400V系统选常用的1600V的SCR模块。

2.SCR额定电流选择：

SCR date sheet通态平均电流IT(AV) 定义 ：工频正弦半波的180°导通，电流在一个整周期内的平均值,是在环境温度和稳定结温情况下不超过额定值,所允许的最大平均电流作为该器件的额定电流。

设单相工频半波电流峰值为Im时波形,如图6所示。

通态平均电流为：

通态有效值电流为：

SCR有效值与通态平均电流比值为:

注：上式中积分变量d(ωt)是角度，ω是角速度,t是时间，ωt就是角度了。器件的结温是由有效值决定的。对于同一个有效值,不同的电流波形,其平均值不一样,因此选用一个SCR,要根据使用的电流波形计算出使用的电流平均值。

3.储能典型应用原理图：

根据有效值相等原则来计算SCR流过电流时的允许平均电流Iavg。有效值与平均值的比为波形系数。选用SCR时应选晶闸管的通态平均电流IT(AV)为其正常使用电流平均值的1.2～2.0倍,才能可靠工作。

4.通态平均电压UT(AV)

晶闸管通过正弦半波的额定通态平均电流时,器件阳极A和阴极K间电压的平均值,一般称管压降,约0.8～1V。选用尽量选压降低的，能降低导通损耗。

5.维持电流IH

晶闸管从通态到断态,维持通态的最小通态电流（150mA~500mA)。

6.擎住电流IL

晶闸管从断态到通态,关闭触发信号,维持晶闸管通态的最小电流(IL>IH)。

7.门极参数

门极触发电流IGT,门极触发电压UGT,触发电路供给的触发电流和电压比这个数值大,才能可靠触发。使用中不能超过门极的峰值电流、峰值电压、峰值功率和平均功率。

8.动态参数

断态电压临界上升率du/dt。过大的du/dt会引起误导通。一般在AK极上并联RC吸收。

通态电流临界上升率di/dt,晶闸管由断态到通态,首先是由门极G附近小面积范围内导电后展开,如果di/dt过大将造成局部过热,损坏器件。

I2T值 A^2S 浪涌电流的平方在其持续时间的积分值。主要用于快速熔断保护SCR, 快速熔断器的I2t值应小于晶闸管允许的I2t值。

9.额定结温

器件正常工作时允许的最高结温,在此结温下,有关额定值和特性才能得以保证,因此晶闸管的散热器选择和冷却效果十分重要。

总结：

第一部分主要分享最近选型学习SCR的关键参数，任何没有使用过的元器件都有其相关的特性。实际选型应用，还需与原厂****Product Manage交流。