快恢复二极管结构设计的注意事项

电解用整流器的输出功率极大，每个整流臂往往由十几个乃至数十个整流元件并联组成，均流问题十分突出。

1）当并联快恢复二极管数很多，在结构上形成分支并联回路时，可以将快恢复二极管按正向压降接近程度分级分组，在可能流过较大电流的支路里，装配正向压降稍大的元件组。

2）在快恢复二极管开通前后阳极-阴极间电压较高、开通后电流上升率较大时，常选用开通时间尽量一致的快恢复二极管。但由于快恢复二极管参数可选择的自由度太小，为了经济和维修更换方便，常和电路补偿方法结合使用。采用补偿后能使元件开通时间的分散度在5～6µs左右较合适。补偿方法可以在每个快恢复二极管支路中串入均流电抗器，或者将整流变压器阀侧线圈多分几组，减少每个线圈支路中的快恢复二极管数。

3）实际上，装置在结构安排上不能做到完全对称的程度，因此存在着因并联元件布线长短不同引起的电流不平衡和电流汇流出入口位置不同引起的电流不件数较多时，采用图1中I的配置方式，可使不平衡度较小。

图1 汇流位置引起的电流不平衡

a）快恢复二极管配置 b）电流分布

4）也存在仅仅某一臂受其他相的影响而产生电流不均衡，这往往是互感产生的影响，规律较难寻找，必须从几何位置的配列上检测互感。

5）除了原理上分析的各种不均流因索和相应采取的均流措施外，元件装配的质量优劣对电流平衡影响很大，必须给予充分重视。快恢复二极管的阴极、阳极和散热导体的贴合应紧密，保持一定的压力，防止产生不平衡电压。在电源装置从装配地运往现场安装后，还须作一次全面检查，并复试每臂均流情况。图2是采用双孔内水冷母线（兼作散热器）的螺旋形快恢复二极管和平板形快恢复二极管的装配图。对于螺旋形快恢复二极管应保证元件螺栓中心与散热母线螺孔中心良好的重合性以及接触面的平整。对于平板形快恢复二极管，除要求接触面平整外，还应对压紧的球头螺栓施以一定的扭力矩（图示快恢复二极管所施加扭力矩为（50N·m±5N·m），以保证快恢复二极管管芯和散热器之间，有一定的接触压力。

图2 半导体快恢复二极管装配图

a）平板形快恢复二极管 b）螺旋形快恢复二极管

6）电流平衡一般要经过一段时间后才能稳定。紧固部件的松动或快恢复二极管的劣化都会破坏均流，因此对使用中的整流器还需要作定期检查维护。 图3a是12个快恢复二极管并联的均流试验实测结果，从图3b可见电流不平衡程度与负载电流成反比关系。

图3 并联元件电流分配试验实例

a）12个快恢复二极管并联 b）不平衡率与负载的关系 图4是上述试验中有代表性的三个快恢复二极管，因开通时间差而形成的电流不平衡情况。

图4 开通时间差形成的电流不平衡实例

a） ld =115A， （2ms， 77A） / 每格， a =54°

b） ld =260A， （2ms， 77A） / 每格， a=54°

c） Ia =700A， （2ms， 154A） / 每格， a=54°