图 2 多级晶闸管串联均压电路

2。2  参数设计

晶闸管是该固态开关拓扑设计的的核心，根据晶闸管器件手册，其主要参数如下：

1。断态重复峰值电压UDRM，断态重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。国标给规定重复频率为50HZ，每次持续时间不超过10ms。

2。反向重复峰值电压URRM，反向重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。规定方向重复峰值电压URRM为反向不重复峰值电压的90%。反向不重复峰值电压应低于反向击穿电压。

3。通态（峰值)电压UTM , 这是晶闸管通过某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。

4。额定电压，选取UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压，一般取晶闸管额电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2至3倍。晶闸管串联使用时硬取额定电压值为峰值电压的2。2至3。8倍。

5。通态平均电流IT(AV),为环境温度40℃和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许的最大工频正弦半波电流的平均值。

6。维持电流IH,维持电流是指使晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安。IH与结温有关，结温越高，则IH越小。

7。擎住电流IL，擎住电流是晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需要的最小电流。对同一晶闸管来说，IL通常约为IH的2至4倍。

8。断态电压临界上升率du/dt，指在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管误导通的外加电压最大上升率。

9。通态电流临界电流上升率di/dt,是指在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率。如果电流上升太快，晶闸管刚一开通，便会有很大的电流集中在门极附近的小区域内，从而造成局部过热而使晶闸管损坏[8]。文献综述

英飞凌的T553N型号的晶闸管的主要参数如下：

额定电压：7000V

最大电流有效值：1200A

平均电流：750A

断态峰值电流：200mA

导通电压：1。5~2。5V

门控延时：5µs

关断时间：650µs

本次毕设中线电压有效值为10KV，故其峰值为10×=14。1KV，再乘以冗余系数2。2得到31。02KV，所以晶闸管串联后总的额定电压至少应为31。02KV。因为T553N型晶闸管额定电压为7000V，为了满足总额定电压至少为31。02KV的要求，应将5个晶闸管串联使用。

线电压有效值为10KV，则其平均值为20000/=6369V。取负载电阻为60Ω，使得电流平均值不会超过140A，再取2倍冗余，得到280A。所采用的晶闸管最大电流有效值为1200A，平均值为764A，显然是符合要求的。电流为140A时，因为其导通压降为1。5V，所以其功率为210W，这相比于整个系统，可以忽略不计。

图 3 5级晶闸管串联均压电路

均压电路的示意图如图 3所示，此种电路中，Rp为静态均压电阻，作用是保证静态断路时每个晶闸管的两端电压是相等的。 静态均压电阻 Rp 小于晶闸管的漏电阻，则电压分配主要决定于 Rp。若Rp太大，则均压效果不好，但如果 Rp太小，则 Rp 损耗会增大[9]。通常选均压电阻 Rp 按照公式（2。1）确定：

其中，RP即为所求静态均压电阻，查晶闸管的参数表可知：Uked为晶闸管额定电压为7000V，IDRM为晶闸管断态重复峰值电流为200mA。取系数为0。2，再将上述值代入公式（2。1）中，初步得到RP的值为7000Ω。静态电阻所消耗的功率又可按以公式（2。2）计算：

PRP为所求消耗的功率，K为系数（取2），由上面的计算可知：Vm为线电压为14。1KV，Rp为7000Ω。将上述数据代入到公式（2。2）之中，可算出功耗PRP为2285W。