1、晶闸管阀 RC 阻尼电路设计分析由晶闸管元件串联组成的高压晶闸管阀是高压直流输电装置、静止无功补偿装置、高压软启动装置的核心部件。晶闸管串联技术和器件制造水平是决定高压晶闸管阀的可靠性的关键因素。晶闸管串联技术的根本目的是保证动态和静态特性不同的晶闸管在串联后能够安全稳定运行且都得到充分的利用，这就涉及到串联晶闸管的元件保护、动态和静态均压、反向恢复过程的抑制、开通关断缓冲等问题。这些功能都是由阻容回路来完成的，串联阀的结构如图 1 所示，Cs 为动态均压电容、Rs 为动态均压电阻、Rp 为直流均压电阻。图 1 串联阀的结构串联晶闸管阀的器件选择从理论上讲，晶闸管的串联使用需选择阻断特性、开通
2、特性、恢复特性一致的器件。采用适当的外部均压及门极强触发措施后，实际使用中只需对器件的反向恢复特性进行控制即可。一般认为，选择反向恢复电荷一致的器件，即可获得良好的均压，但实际使用中却并不完全如此。串联的器件只有在相同的恢复时间内，以相同的速率将各自的恢复电荷抽取完毕后，才能同时完成恢复过程。如图 2 所示，一个完整的恢复特性包括：反向恢复时间 trr，反向恢复峰值电流 IRRM，恢复电荷 Qrr，恢复软度因子等。同时恢复特性又是器件通态电流、电流下降率、温度等条件的函数。单纯根据某一条件下的恢复电荷测试值来挑选器件配对，并不能保证在不同实际应用条件下的可靠性。动态和静态均压在闭锁状态下，晶闸
3、管的漏电流特性不同，串联后承受的电压也不同；在晶闸管关断过程中，反向恢复电荷的差异也可能造成阀内部电压分布不均。选择合适的阻容回路的参数可以实现高压晶闸管阀的动态和静态电压均匀。需要注意的是，高压晶闸管阀静态下的均压要把直流与交流分开考虑。交流漏电流的通路是阻容支路，因此阻抗 Zp 应该取 Cs、Rs 的阻抗；相应的直流均压则应该取 Rp；且器件在交直流条件下的漏电流至也不相同，设计者应注意。参考性的结论1、在晶闸管阀反向恢复关断的过程中，由于串联晶闸管反向恢复电荷的差异，晶闸管的恢复关断时间不一致，导致他们的恢复阻断后的电压以及反向恢复过渡过程中的熄灭过冲电压有差异，其中恢复阻断后的电压差近
4、似等于反向恢复电荷差值Qrr=Qrr2-Qrr1 与吸收电容器容值 Cs 之比，熄灭过冲电压差与熄灭过冲系数有关，一般要远远大于该比值。2、由于在相同的关断条件下晶闸管的 Qrr 不一致是直接导致晶闸管恢复阻断后电压熄灭过冲电压不均匀的原因。因此，从关断动态均压的角度来看，应尽量挑选 Qrr偏差较小的晶闸管进行串联。3、在晶闸管现有的制造水平的条件下，或者考虑其他要素，如通态压降的要求，由反向电荷差异而导致串联晶闸管阻断电压以及熄灭过冲电压的不均匀性可通过增加晶闸管的吸收电容器的容值 Cs 来改善。4、吸收电阻的阻值宜在临界阻尼阻值附近选取，该临界阻尼阻值为只考虑由等效电感、等效阻容吸收电路串联构成的二阶电路的临界阻尼电阻值。增加阻值有利于抑制熄灭过冲电压的不均匀性，但不利的是增加关断时电压变化率。图 2 晶闸管的关断电流特性
