感应加热炉及电源设备工作原理（六）

3.3、SCR元件的保护

SCR元件在电流换向时承受电流上伸率、电压上升率，需要换流电感和RC元件限制电流上伸率、电压上升率在元件能够安全承受的量值内。

图4中，换流电感L1～L4用于限制SCR元件承受的电流上升率。在直流电压500V的运行条件下，触发SCR1、3前，SCR1、3的正向电压为1.5*500V(Ud)*1.414*cos45o=750V,L1、L3限制SCR1、SCR3的电流上升率为di/dt=U/L，SCR元件的能够承受的电流上升率最大值为600A/us，如果把电流上升率限制在200A/us，则L=750V/200=3.75uH。

在SCR1、3导通的同时，SCR2、4关断，SCR2、4的阴极和阳极之间会产生过电压，为此在每只SCR元件的阳极和阴极之间并联RC元件（图4中SCR元件两端），C称为吸收电容，R称为阻尼电阻。

当逆变桥元件换流失败，或受干扰脉冲误触发引起故障短路时，经整流电路、滤波电感、逆变桥的短路电流将迅速增加，为此，保护电路将瞬时使整流电路关断并转入向电网反送能量的状态。在保护电路发出故障信号至整流电路响应，最长时间约3.3ms，这时滤波电感Ld可限制短路电流在逆变桥元件能够承受的范围（5倍额定值以内）

3.4、SCR元件参数选择

当装置功率与进线电压确定后，直流环节的电压电流额定值即可确定，例如500KW的电源装置，进线电压为380V，则直流电压额定值为380*1.35=513V（计算值取整为500V），电流额定值为500KW/500V=1.0KA。

逆变桥SCR元件流过的电流是幅值与直流电流相等的半周方波电流，流过SCR元件的电流有效值为0.707Id，而SCR元件标注的额定电流是半波正弦电流平均值，该额定值与电流有效值的关系为1.57，即1000A元件可通过电流有效值为1570A的电流。故直流电流为1000A时，实际电流有效值为707A，极限条件下元件电流额定值为707/1.57=450A。选择SCR元件额定参数时，应留1.5～2倍的性能储备系数（或称安全系数），故应选择675A～900A额定电流的元件。即逆变桥SCR元件电流额定值应为：Ia=0.675Id～0.9Id。

逆变桥元件承受最高电压为中频电压峰值，也应留出2倍的安全系数，当直流电压500V时，中频电压有效值为1.5*500=750V，峰值为750*1.414=1060V，元件额定电压也应有1.5～2倍的性能储备系数，故应选1600V～2000V的元件。