大功率整流器的研究与设计2

摘要
电力电子技术已广泛的运用在各个领域，整流器是电力电子装置中常用的设备，它可以直接为电力电子装置提供直流电能。

整流电路作为电网与电力电子装置的接口电路，与控制电路一起可为电力电子装置提供高稳定性和高精度的稳压电源。

本论文主要研究了电力电子器件晶闸管的结构、原理和使用方法，并设计出了450kW整流系统。

正确的触发电路的设计保证了可控整流装置的正常工作，设计中选择了常用的以同步信号为锯齿波的触发电路来对主电路进行控制。

在整流主电路设计的同时对整流系统进行了保护，整流系统的保护一般应覆盖电力电子器件和主电路保护的模块。

设计中整流系统采用了相控整流电路，主要由整流主电路，控制电路，保护电路和负载等组成。

论文中对相关内容进行了详细、透彻的讲述，并插入了大量的图片来说明内容。

在论文的最后，对整流器在电机励磁中的应用作了重点阐述，并叙述了它在其它方面的应用。

关键词：电力电子装置；整流器；晶闸管
Abstract
The power electronic technology is widely applied in each domain. Rectifier is commonly used in electronic devices, which can provide DC power to electronic devices directly. Rectifier circuits as the interface circuit of power network and electronic devices, which can provide high stability and high precision regulated power supply for power electronic devices with together control circuits.
The thesis discusses the power electronic devices thyristor′s structure, principle and use, and devises the 450kW rectifier system. The right trigger circuit design ensures the normal operation of controlled rectifier, selected commonly used to synchronize the signal for the sawtooth trigger circuit is selected to control the main circuit in the design. When the rectifier circuit is designed the main system of the rectifier is protected, accident prevention and protection of electrolytic rectifier system should normally cover the protection of power electronic devices and the main circuit protection module. Rectifier system which uses phase-controlled rectifying circuit, mainly consists of the rectifier circuit, control circuit, protective circuit and load etc.
In the thesis, the related contents are related in detail and extremely, and a large number of pictures are inserted to illustrate the content. In the final of the paper, the rectifier of the motor excitation is illustrated effectively, and other aspects are described in the application of electronic devices.
Key words：Power electronics，Rectifier，Thyristor
目 录
摘 要 ..................................................................................................................................... I Abstract . (II)
1 绪论 (4)
1.1 课题背景与意义 (4)
1.2 课题研究现状 (2)
1.3 本课题的研究内容与目标 (3)
2 整流器件晶闸管的概述 (4)
2.1 晶闸管的结构和工作原理 (4)
2.2 晶闸管的伏安特性 (5)
2.3 晶闸管的参数 (7)
3 450kW 整流器主电路设计 (9)
3.1 整流主电路的选择 (9)
3.2 整流器件的选用与计算 (10)
3.2.1 整流变压器 (10)
3.2.2 开关器件的选用与计算 (11)
3.3 保护电路的设计 (12)
3.3.1 过电压的保护 (12)
3.3.2 过电流的保护 ................................................................................................ 20 3.3.3 d d u t 与d d i t 的抑制 (22)
3.4 整流主电路 (24)
3.4.1 整流主电路原理图 (24)
3.4.2 主电路的工作原理 (25)
3.5 整流主电路仿真 (25)
3.5.1 仿真模型建立 (25)
3.5.2 参数设置 (27)
3.5.3 仿真结果分析 (27)
3.6 谐波的危害及其治理 (30)
3.6.1 谐波的危害及影响 (30)
3.6.2 谐波治理的方法 (31)
4 触发电路 (34)
4.1 晶闸管对触发电路的要求 (34)
4.2 触发脉冲的作用及形式要求 (35)
4.3 同步信号为锯齿波的触发电路 (36)
4.4 脉冲形成环节 (37)
4.5 锯齿波的形成和脉冲移相环节 (37)
4.6 同步环节 (41)
4.7 集成触发器 (42)
4.8 防止误触发的措施 (42)
5 整流器在同步电机励磁中的应用 (44)
5.1 同步电机励磁系统的作用 (44)
5.1.1 保证电力系统运行设备的安全性、经济性和合理性 (44)
5.1.2 提高电力系统稳定性 (45)
5.2 励磁组成及结构原理图 (46)
5.2.1 励磁的主要组成 (46)
5.2.2 励磁结构原理图 (47)
5.2.3 同步电机励磁用的整流器的特点 (48)
6 整流器在其他方面的应用 (50)
6.1 在直流电动机调压—调速中的应用 (50)
6.2 在电镀和电解中的应用 (50)
6.3 作为蓄电池充电器 (52)
6.4 在温度控制上的应用 (52)
结论 (54)
致谢.................................................................................................. 错误！未定义书签。

参考文献. (55)
1 绪论
1.1 课题背景与意义
近年来电力电子发展异常迅速，新型元器件频繁换代，层出不穷，应用领域不断的扩大，日趋成熟。

电力电子技术是现代电工技术中最活跃的一门学科技术，其应用范围十分的广泛。

电力电子技术是应用于电力领域中的电子技术，是利用电力电子器件对电能进行控制和转换的，近年来很多新技术的应用与发展都是以电力电子技术为基础的。

早在20世纪三四十年代，人们就开始应用电机组、汞弧整流器、电抗器、接触器等进行对电能的变换和控制，但这样的变流装置存在着以下明显的缺点：如功率放大倍数低、响应慢、体积大、功耗大、效率低和噪声大。

在1957年美国通用公司研制出第一晶闸管（也称可控硅），电力电子学真正的成了一门独立的学科，一方面由于其功率变换能力有了根本性的突破；另一方面弱电对一晶闸管为核心的强电变换电路的控制，以晶闸管为核心的电力电子电路，在电能变换领域得到迅速而广泛的应用，变流装置由旋转方式变为静止方式，具有效率高、体积小、重量轻、寿命长、噪声小、便于维修、易于控制、响应快等优点。

在随后的20年内，随着晶闸管特性的不断改进与提高，晶闸管已经形成了从低电压小电流到高电压大电流的系列产品，同时还研制出了一系列晶闸管的派生器件：如快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管和光控晶闸管等器件，大大的促进了各种电力变换器在冶金、交通运输、化工、机车牵引、矿山等行业的应用，促进了工业技术的进步。

尽管晶闸管及派生器件在电压、电流方面仍然有一定的发展余地，但也存在很多不足。

在20世纪80年代以后，相继出现了各种高速、全控性电力电子器件（也称自关断器件），如门极可关断晶闸管、双极型功率晶闸管、功率场效应管、绝缘栅双极型晶闸管等。

全控型器件的特点是：通过门极的控制既可使其开通又可使其关断，它们的开关速度普遍高于晶闸管，可用于开关频率较高的电路，新型器件的发展又进一步把电力电子技术推到了一个新的发展阶段[1]。

总之，电力电子技术在减小体积和重量、提高效率、增加快速性以及增高电压、扩大电流、提高频率等方面均会有较大发展。

由于有性能优良的电力电子半导体开关器件，性能大为改善的磁性和绝缘材料、计算机大规模集成电路技术，频率高达兆赫字的电能处理方法，新型电路拓扑结构及分析方法的不断突破，使现今的电力电子技术有了全新的发展。

1.2 课题研究现状
在半导体技术未出现时，整流是采用旋转式AC/DC变换来完成的，随着半导体技术的出现和发展，半导体整流器在整流技术中占据统治地位，整流技术的发展可以分为四个阶段：(1) 旋转式AC/DC变换；(2) 电子管、离子管变流器；(3) 不可控整流器（主要指半导体二极管）；(4) 可控整流器（有相位控制和PWM控制）。

由于旋转式AC/DC 变换和电子管、离子管整流器的性能都比较低，现在已不再采用，取而代之的是不可控整流器和可控整流器，不可控整流器是利用半导体二极管的单向导电性来完成整流功能
的，它的特点是电路简单、可靠性高，但是由于半导体二极管的不可控性，使其应用受到了限制。

可控整流器是利用晶闸管（SCR）、功率场效应晶体管（VMOS）、绝缘栅晶体管（IGBT）等大功率开关器件的半可控或可控性来完成整流的功能的。

SCR不具备自关断特性，是半可控器件，由SCR构成的整流器为相位控制型整流器；由VMOS、IGBT等构成的整流器为PWM控制型整流器。

半导体二极管整流器发展历史较长，目前在小功率整流设备中应用较广，特别是在开路输出电压为固定值时被广泛采用。

相控整流器相对于PWM控制整流器而言，其历史较长、技术较成熟、应用较广泛，但对市电电网和其它用电设备有较大的干扰。

深控时电网侧的功率因数会大大降低、闭环控制时的动态响应较慢，这些不足在PWM整流器中得以改善，PWM控制整流器是大功率开关整流器件和PWM控制技术在整流器领域中的应用，是最有发展前途的整流技术[2]。

1.3 本课题的研究内容与目标
本课题研究的内容主要有：电力电子器件，整流电路，控制电路和整流器的应用。

(1) 电力电子器件
①不可控无控制极的二端器件，如功率二极管，其开关工作状态取决于施加在器件两端的电压，正向导通、反向阻断，流过的电流为单方向的。

由于无控制极开关不具有可控开关性能。

②可控型半控型器件是具有单向导电性，它的开通不仅需要在其阳、阴极间施加正向电压而且必须在门极和阴极加正向控制功率信号，但这类器件一旦导通就不能通过门极控制信号使其关断，只能从外部改变加在阳、阴极间的电压极性或减小阳极电流到某一数值使其关断，故称为半控型器件。

(2) 整流电路
把交流电变换成固定的或可调的直流电，是利用晶闸管的相控技术来实现的。

(3) 控制电路
晶闸管的整流是利用相控的方式来控制电路的，器件开通信号的相位（导通时刻的相位）受控于控制信号幅度的变化，通过改变器件的导通相位角来改变输出电压的大小。

(4) 整流器的应用
整流器在电机励磁，直流调压，电解和电镀，温度控制，蓄电池充电等方面均获得了广泛的应用。

本课题研究的目标：
(1) 掌握整流器件的选择、使用和保护；
(2) 掌握整流器的工作原理；
(3) 设计整流器的主电路并进行有关的分析；
(4) 设计合理的触发电路；
(5) 掌握整流器在工业领域中的应用。

2 整流器件晶闸管的概述
普通晶闸管也称作可控硅整流器（SCR ），它是一种半控型开关器件，立足于分立式结构，工作频率低，是目前电压、电流定额最大的电力电子开关器件，广泛运用于各种工频交流装置中。

2.1 晶闸管的结构和工作原理
图2.1所示为晶闸管的外形、结构和电气图形符号。

晶闸管从外形上看有两种形式，一种是螺栓型，另一种是平板型，均引出阳极A ，阴极K 和门极G 三个连接端[3]。

A A
G G K K
A
G K K G A
P 1
N 1P 2
N 2
J 1J 2J 3(a)(b)(c)
图2.1 晶闸管的外形、结构和电气图形符号
(a) 外形 (b) 结构 (c) 电气图形符号
对于螺栓型封装，通常是螺栓为阳极，做成螺栓是为了能与散热器紧密联接且安装方便，另一侧较粗的端子为阴极，细的为门极。

平板型封装的晶闸管可有两个散热器将其夹在中间，其两个平面分别是阳极和阴极，引出的细长端子为门极。

平板式晶闸管的散热效果较好，故容量较大的晶闸管都采用平板式结构[3]。

晶闸管内部是PNPN 四层半导体结构，分别命名P 1、N 1、P 2、N 2四个区。

P 1区引出阳极A ，N 2区引出阴极K ，P 2区引出门极G 。

四个区形成J 1、J 2、J 3三个PN 结，如果正向电压（阳极高于阴极）加到器件上，则J 2处于反向偏置状态，器件A 、K 两端之间处于阻断状态，只能流过很小的漏电流。

如果反向电压加在器件上，则J 1和J 3反偏，该器件也处于阻断状态，仅有极小的反向漏电流通过[3]。

E A
A A
G K (a)(b)
图2.2 晶闸管的双晶体模型及工作原理
(a) 双晶体管模型 (b) 工作原理
晶闸管的工作原理可以用晶闸管模型来解释，如图2.2所示[4]，晶闸管可以看作由P 1N 1P 2和N 1P 2N 2构成的两个晶体管V 1、V 2组合而成。

如果外电路向门极注入电流G I ,也即注入驱动电流，则G I 流入晶体管V 2的基极，即产生集电极电流2C I ,它构成晶体管V 1的基极电流，放大成集电极电流1C I ,又进一步的增大V 2的基极电流，如此形成强烈的正反馈，最后V 1和V 2进入完全饱和状态，即晶闸管导通。

此时如果撤掉外电路注入门级的电流G I ，晶闸管由于内部已经形成了强烈的正反馈会仍然维持导通状态，门极不再起控制作用，可见晶闸管是一种只能控制导通而不能控制关断的半控型器件。

若关断晶闸管，要使阳极电压减小或反向，阳极电流减小到维持电流以下，晶闸管才能重新恢复阻断状态。

对于晶闸管的三个极，可以从外观判断也可以用万用表来测量并且测其好坏。

根据器件内部的三个PN 结可知，阳极与阴极、阳极与门极间的正反向电阻均应在数百千欧以上，门极和阴极间的电阻通常为几十到几百欧，因器件内部阴极间有旁路电阻，故通常正反向阻值相差很小。

注意：在测门极与阴极间的电阻时，不能使用万用表的高阻挡，以防表内高压电池击穿门极的PN 结。

至于器件能否可靠导通，可用直流电源串联电灯与晶闸管，当门极与阳极接触一下后，如管子导通、灯亮，说明管子是可触发的。

2.2 晶闸管的伏安特性
晶闸管的伏安特性如图2.3所示[4]。

当G I =0时，如果在器件两端施加正向电压，则晶闸管处于正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向漏电流随正向电压的增大
而小幅度增大。

如果正向电压增大到超过临界极限即正向转折电压bo U ，则漏电流急剧增大，器件从阻断状态转为导通，导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相似，即使通过较大的阳极电流，晶闸管本身的压降也很小，在1V 左右。

导通期间如果门极电流为零并且阳极电流降至接近于零的某一数值H I 以下，则晶闸管又回到了正向阻断状态。

随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低；当在晶闸管上施加反向电压时，其伏安
A
图2.3 晶闸管的伏安特性
G2I ＞G1I ＞G I
特性类似二极管的反向特性，晶闸管处于反向特性时，只有极小的反向漏电流流过。

当反向电压增大到某一数值时，反向漏电流急剧增加，这时反向电压升高到管子反向击穿损坏的电压即反向击穿电压RO U ,外电路如果无相应的限制措施，则反向电流急剧增大导致晶闸管发热损坏。

晶闸管的门极触发电流是从门极流入晶闸管，从阴极流出，阴极是晶闸管主电路与控制电路的公共端。

门极触发电流也往往是通过触发电路在门极和阴极之间施加触发电压而产生的。

从晶闸管的结构图可以看出，门极和阴极之间是一个PN 结J 3,其伏安特性称为门极伏安特性。

为了保证工作可靠、安全的触发，门极触发电路所提供的触发电压、触发电流和功率都应限制在晶闸管门极伏安特性曲线的可靠触发区内。

2.3 晶闸管的参数
(1) 额定电压TN U
从晶闸管的伏安特性可见，当门极断开器件处于额定结温时，正向阻断曲线出现漏电流显著增加的电压DSM U 为正向断态不重复峰值电压，RSM U 为反向不重复峰值电压，各乘0.9所得的值DRM U 和RRM U 分别为正向重复峰值电压和反向重复峰值电压，器件的额定电压TN U 为DRM U 和RRM U 中较小值再靠取相近标准电压等级。

由于晶闸管工作温度可能升高。

在使用中会出现各种不可避免的瞬时过电压，因此在选用管子的额定电压时，应比工作电路中加在管子上的最大瞬时电压值TM U 大2～3倍[4]，即
TN U ≥(2～3)TM U
(2.1)
(2) 额定电流
)A V (T I 亦称额定通态平均电流，
在室温40℃和规定的冷却条件下，器件在电阻负载流过正弦半波电路中，结温不超过额定结温时所允许的最大通态平均电流值，将此值靠取相近电流等级即为额定电流)A V (T I 。

由于晶闸管的电流过载能力极小，在选用时应考虑(1.5～2)倍的电流裕量。

即
1.57)A V (T I =TN I ≥(1.5～2)TM I
(2.2)
TM I 流过管子的最大有效电流，所以
)A V (T I ≥(1.5～2)
57
.1TM
I (2.3)
(3) 维持电流和擎注电流
晶闸管完全导通后，如果将阳极电流慢慢减小，下降到某一数值时晶闸管关断。

这个维持晶闸管导通所必须的最小阳极电流称为维持电流H I ，额定电流大的管子其值H I 亦大结温降低时H I 会增大。

同型号的管子其H I 各不相同，H I 大的管子容易关断。

通过控制极触发使晶闸管导通后，当控制极信号消失时，维持晶闸管导通所必需的最小阳极电流称为擎注电流L I ，如果管子在开通过程中阳极电流A I 未上升到L I 值，当触发脉冲去除后管子又会恢复阻断。

通常对于同一管子来说，L I 比H I 要大好几倍。

(4) 门极触发电压和门极触发电流
门极触发电流是在规定环境下，阳极与阴极加一定正向电压（一般为6V ）的条件下，使晶闸管从阻断状态变为导通状态所需要的最小门极直流电流。

门极触发电压是能够产生门极触发电流所对应的最小门极直流电压。

通常在产品说明书中所给出的最大门极触发电压和门极触发电流不是指允许值，而是指该型号的所有晶闸管都能触发导通所需的最小触发电压和电流，而且该电流是直流值。

(5) 导通时间和关断时间
在规定的环境温度和额定结温的条件下，晶闸管以一定的正向电流，自加上控制极信号到进入导通状态所需要的时间为导通时间，它有上升时间和延迟时间两部分组成。

在规定的环境温度和额定结温的条件下，晶闸管从切断正向电流使其重新处于阻断状态，直到控制极恢复控制能力为止所需要的时间为管段时间。

(6) 断态电压临界上升率t
i d
d和通态电流临界上升率t
u d
断态电压临界上升率t
d，在额定结温和门极断路条件下，使器件从断态转入通
u d
态的最低电压上升率，晶闸管保持断态所允许的最大电压上升率应小于此值，如果断态电压上升率过大使充电电流足够大就会使晶闸管误导通[4]。

通态电流临界上升率t
d，在规定条件下，有门极触发晶闸管使其导通时晶闸管
i d
能够承受而不导致晶闸管损坏的通态电流最大上升率，晶闸管允许的最大电流上升率应小于此值，如果电流上升太快，刚一导通时很大的电流就集中在门极附近的小区域内通过，会导致晶闸管局部过热而使晶闸管损坏。

(7) 额定结温
T
JM
器件在正常工作条件下所允许的最高PN结温度。

3 450kW 整流器主电路设计
3.1 整流主电路的选择
整流电路的选择应根据用户的电源情况及装置的容量来决定。

一般情况下，装置容量在4kW 以下多采用单相桥式整流电路；装置容量在4kW 以上，额定电流、电压又较高时多采用三相桥式整流电路。

各种整流器的优缺点见表3.1所示[2]：
表3.1 晶闸管整流电路性能比较
单相半波 单相全波 单相桥式 三相半波 三相桥式 三项双Y 平
衡
越小越好
最大 最大 一般 较大 最小 较大 0V I I
越小越好 1 最大 0.5 一般 0.5 一般 0.33 一般 0.33 一般 0.167 最小 变压器原边利用率（越大越好） 28.6﹪ 最小 90﹪ 较大 90﹪ 较大 82.7﹪ 一般 95.5﹪ 最大 95.5﹪ 最大 变压器副边利用率（越大越好） 28.6﹪ 最小 63.7﹪ 一般 90﹪ 较大 67.5﹪ 一般 95.5﹪ 最大 67.5﹪ 一般 功率因数 越小越好 0.405 最小 0.637 最小 0.901 一般 0.862 一般 0.955 最大 0.955 最大 脉动系数 越小越好 121﹪ 最大 48.4 较大 48.4 较大 18.7 一般 4.2 最小 4.2 最小 电路结构
越简单越好 一个整流器
件(最简单) 两个整流器
件(较简单)
四个整流器件(较简单)
三个整流器件(一般)
六个整流器件(一般)
六个整流器件(较复杂)
整流电路选择的主要原则如下：
(1) 整流电路开关元件的电流容量和电压容量必须得到充分的利用；
(2) 整流电路直流侧的纹波越小越好，以减小整流直流电压的脉动分量，从而完全省去或减少平波电抗；
(3) 应使整流电路引起的网侧谐波电流，特别是幅值较高的低次谐波电流越小越好，以保证整流电路有较高的功率因数和减小对电网和弱电系统的干扰；
(4) 整流变压器的容量应得到最经济的利用，为此要求变压器的等值容量S 尽可能的接近直流容量P ，并避免产生磁通直流分量；
(5) 经济上合理，在能满足各项电气指标的前提下，应尽可能采用结构简单、投资少的方案。

综合考虑上述原则，根据本设计所给出的数据，直流电机额定电压N U =300V ，额定电流N I =1500A ，额定转速N n =1500min r 。

本设计采用相控整流电路，主要有主电路，控制电路，保护电路及负载组成，主电路采用三相桥式全控整流电路。

3.2 整流器件的选用与计算
3.2.1 整流变压器
变压器额定参数计算主要是根据给定的电网相电压有效值、已确定的整流电路形式、负载条件、直流输出电压和功率计算来计算变压器二次侧电压、相电流和一次侧电流，以及变压器二次侧容量和一次侧容量[5]。

(1) 变压器二次侧相电压2U
在设计中，整流输出电压平均值d U 与变压器二次侧相电压2U 之间的关系可用下式表示
d U =1.172U (1+cos α)
(3.1)
由于整流器电压调节范围为0V ～220V ，触发角的移相范围为0°～180°，当d U =220V ，α=0°
时，代入式(3.1)可得二次侧相电压2U 的最大值。

2U =
)
cos 1(17.1d
α+U =128.21(V)
(2) 变压器二次侧相电流2I
2I =
d 3
2
I =0.816d I (3.2)
当d I =1500A 时，由式(3.2)可得
2I =1224(A)
(3) 变压器一次侧电流1I
n K =
12I I =1
1I d 3
2I (3.3)
n K 为变压器变比，设计中变压器采用三相变压器，一次侧电压1U =380V ，由(1)计算知变压器二次侧相电压为2U =94.02V ，所以变压器的变比为
n K =
2
1
U U =1.71 (3.4)
所以由公式(3.3)可得变压器一次侧电流1I
1I =n
1
K d 3
2
I =715.79(A) (4) 变压器一次侧容量和二次侧容量
忽略变压器的励磁功率，则三相桥式全控整流电路整流变压器二次侧容量和一次侧容量相等，所以
1S =2S =32U 2I =275.31(kVA)
(3.5)
取1S =2S =275.3(kVA) 3.2.2 开关器件的选用与计算
开关器件的参数计算及选用原则如下[6]： (1) 计算每个桥臂开关器件的正反向峰值电压； (2) 计算流经开关器件的电流；
(3) 根据整流电路的用途、使用场合及特殊要求确定电压和电流的安全裕量； (4) 根据制造企业提供的开关器件手册所列的参数，并综合技术经济指标选用开关器件或决定开关器件的串并联数。

晶闸管的选用与计算 (1) 晶闸管额定电压的选择
由于三相桥式全控整流电路中晶闸管承受最大可能的正反向电压峰值为62U ，考虑一定的裕量，则有
TN U =(2～3)62U =628～943(V)
(3.6)
取TN U =800(V)
(2) 晶闸管额定电流的选择
额定电流是晶闸管流过正弦半波的电流，其平均值为通态电流时的电流的有效值，按平波电抗器电感量足够大、电流连续且平直考虑，则流过晶闸管的电流有效值为
T I =
3
1d I
(3.7)
由公式(3.7)并考虑一定的安全裕量得
)A V (T I =(1.5～2)
3
57.1d I =827.44～1103.25(A)
取)A V (T I =1000(A)
根据上述计算选择型号为KP1000－8管。

3.3 保护电路的设计
由于晶闸管的击穿电压接近于工作电压，热容量很小，承受过电压与过电流的能力很差，短时间的过电压、过电流会影响开关元件的安全运行。

开关器件发生过电压时，内部PN 结发生击穿造成器件短路导通，在整流装置中会引发短路事故使器件流过电流远大于其额定电流，因此过电压最终必然会导致过电流。

器件过流后功率损耗过大，会引起器件温度升高，一旦超过额定结温时将导致内部结层烧坏。

为了使电力电子器件能够正常使用而不损坏，只靠合理的选择器件的额定值还不够，还必须在电路中采取适当的保护措施，以防在使用中出现各种不测因素。

3.3.1 过电压的保护
晶闸管在使用过程中随所应用电路形式的不同，其可承受的最高峰值电压也有所不同，所以应保证晶闸管两端的电压小于其额定电压，常见的额定电压有交流侧过电压和直流侧过电压，因此过电压的保护也有直流侧过电压的保护和交流侧过电压的保护[7]。

(1) 交流侧过电压的保护 交流侧过电压的产生原因
交流侧电路在接通和断开时会出现过电压，通常发生在下列几种情况：
①高压电源供电或电压比很大的变压器供电，在一次侧合闸瞬间，由于一、二绕组之间存在着分布电容使高压耦合到低压时出现过电压。