1 、過電壓保護(hù)

     由于晶閘管的擊穿電壓接近工作電壓，線路中產(chǎn)生的過電壓容易造成器件電壓擊穿，正常工作時凡發(fā)生超過晶閘管能承受的zui高峰值電壓的尖脈沖等統(tǒng)稱為過電壓。產(chǎn)生過電壓的外部原因主要是雷擊、電網(wǎng)電壓激烈波動或干擾，內(nèi)部原因主要是電路狀態(tài)發(fā)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(hù)措施，把晶閘管承受的過電壓限制在正反向不重復(fù)峰值電壓 V_RSM 、 V_DSM 值以內(nèi)。常用的保護(hù)措施如下：

     ※ 晶閘管關(guān)斷過電壓（換流過電壓、空穴積蓄效應(yīng)過電壓）保護(hù)

     當(dāng)晶閘管關(guān)斷、正向電流下降到零時，管芯內(nèi)部會殘留許多載流子，在反向電壓的作用下會瞬間出現(xiàn)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(lián)的電感很小，由于反向電勢V = -L di/dt，所以也能產(chǎn)生很高的電壓尖峰（或毛刺），如果這個尖峰電壓超過晶閘管允許的zui大峰值電壓，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(lián)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(dǎo)線（因輔助陰極導(dǎo)線的線徑很細(xì)，回路中過大的電流會將該線燒斷）。阻容無件的參數(shù)可按以下的經(jīng)驗值和公式選取：

晶閘管模塊阻容吸收元件經(jīng)驗數(shù)據(jù)

     上表中電阻的功率由下式確定：

    P _R= fCU 2 m×10 -6

     式中 : P_R -----電阻功率（W）

    f------ 頻率（50Hz）

    C----- 串聯(lián)電容（uF），其耐壓一般為晶閘管耐壓的1.3倍；

    U _m-----晶閘管模塊工作峰值電壓（ V）；

    ※ 交流側(cè)過電壓及其保護(hù)

     由于交流側(cè)電路在接通斷開時出現(xiàn)暫態(tài)過程，因此產(chǎn)生過電壓。例如交流開關(guān)的開閉，交流側(cè)熔斷器熔斷等引起的過電壓。對于這類過電壓保護(hù)，目前普遍的保護(hù)方法是并接阻容吸收電路和壓敏電阻。

     阻容吸收保護(hù)應(yīng)用廣泛，性能可靠，但正常運(yùn)行時電阻上消耗功率，引起電阻發(fā)熱，且體積較大，對于能量較大的過電壓不能*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(fā)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 V_AC 電路里使用標(biāo)稱 470～680V，在380V_AC 電路里使用標(biāo)稱 780～1000V的壓敏電阻，由于其吸收電能的功率跟其直徑有關(guān)，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(hù)

     電力半導(dǎo)體開關(guān)器件對溫度的變化較為敏感，過電流會使半導(dǎo)體芯片過熱而造成品質(zhì)下降，壽命降低甚至*性損壞。雖然模塊在 10ms內(nèi)可以承受額定電流10倍以上的非重復(fù)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(hù)是很重要的，過電流的保護(hù)方法很多，像在交流進(jìn)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(guān)等措施，但關(guān)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(hù)電路可以立即切斷可控硅的觸發(fā)脈沖，使可控硅在電流過零時換向時關(guān)斷，但對于在 10/8.3ms（50/60HZ）以內(nèi)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(hù)電路是無效的，應(yīng)考慮采用半導(dǎo)體器件的快速熔斷器。熔斷器的標(biāo)稱熔斷電流不應(yīng)超過模塊標(biāo)稱電流值的 1.57倍。即小于模塊的通態(tài)電流的有效值。市售的快熔種類較多，質(zhì)量差異較大，選擇時應(yīng)慎重。

     與普通熔斷器比較，半導(dǎo)體快速熔斷器是專門用來保護(hù)電力半導(dǎo)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(cè)直流側(cè)或與晶閘管橋臂串聯(lián)，后者直接效果。一般說來快速熔斷器額定電流值（有效值）應(yīng)小于被保護(hù)晶閘管的額定方均根通態(tài)電流（即有效值） I_TRMS 即 1.57I_TAV ,同時要大于流過晶閘管的實(shí)際通態(tài)方均根電流（即有效值）I_RMS 。即 1.57I_TAV ≥ I_RD ≥ I_RMS

    3 、電壓及電流上升率的保護(hù)

     ※ 電壓上升率（ dv/dt）

     晶閘管阻斷時，其陰陽極之間相當(dāng)于存在一個 PN結(jié)電容，當(dāng)突加正向陽極電壓時會產(chǎn)生充電電容電流，此電流可能導(dǎo)致晶閘管誤導(dǎo)通。因此，對晶閘管施加的zui大正向電壓上升率必須加以限制。常用方法是在晶閘管兩端并聯(lián)阻容吸收元件。

     ※ 電流上升率（ di/dt）

     晶閘管開通時，電流是從靠近門極開始導(dǎo)通然后逐漸擴(kuò)展到整個陰極區(qū)直至全部導(dǎo)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(kuò)展到整個管芯的有效 PN結(jié)面，造成門極附近的陰極區(qū)局部電流密度過大，發(fā)熱過于集中，PN結(jié)的溫度迅速上升形成熱點(diǎn)，使其在很短的時間內(nèi)超過額定結(jié)溫導(dǎo)致晶閘管工作失效甚至燒毀，所以必須限定晶閘管通態(tài)電流上升率（ di/dt）。一般是在橋臂中串入電感或鐵淦氧磁環(huán)。

    4 、過熱保護(hù)

     電力半導(dǎo)體模塊和其它功率器件一樣，工作時由于自身功耗而發(fā)熱。如果不采取適當(dāng)措施將這種熱量散發(fā)出去，就會引起模塊管芯 PN結(jié)溫度急劇上升,致使器件特性惡化，直至*損壞。晶閘管的功耗主要由導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗、門極損耗三部分組成。在工頻或 400Hz以下頻率的應(yīng)用中zui主要的是導(dǎo)通損耗。

     為了確保器件長期可靠地工作，設(shè)計時散熱器及其冷卻方式的選擇與電力半導(dǎo)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(fēng)冷、強(qiáng)迫風(fēng)冷、熱管冷卻、水冷、油冷等?？紤]散熱問題的總原則是：控制模塊中管芯的結(jié)溫不超過產(chǎn)品數(shù)據(jù)表給定的額定結(jié)溫。

     實(shí)際上，元件的結(jié)溫不容易直接測量，因此不能用它作為是否超溫的判據(jù)。通過控制模塊底板的溫度（即殼溫）來控制結(jié)溫是一種有效的方法。由于 PN結(jié)的結(jié)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(jié)溫，而zui高殼溫是限定的，由產(chǎn)品數(shù)據(jù)表給出。借助溫控開關(guān)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(yīng)置于模塊底板溫度zui高的位置）。從溫控開關(guān)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(fēng)機(jī)的開啟或主回路的通斷（停機(jī)），就可以有效地保證晶閘管模塊在額定結(jié)溫下正常工作。

     需要指出的是，溫控開關(guān)測量到的溫度是模塊底板表面的溫度，易受環(huán)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(shí)際控制溫度應(yīng)低于規(guī)定值。用戶可以根據(jù)實(shí)際情況和經(jīng)驗決定控制的溫度。