联系我们

丹阳市科宇整流器有限公司

联系人: 汤经理

手机: 15105287056

电话:

传真: 0511-86213186

邮箱: 164599031@qq.com

网址: www.dy-keyu.com

地址: 丹阳市开发区后王村(101省道西侧)

详细信息

您的当前位置: 首页 > 行业新闻 > 详细内容

晶闸管生产厂家为你介绍高压晶闸管串联阀触发电路的设计

来源:www.dy-keyu.com 发表时间:2018-06-09

1 触发电路设计
    触发脉冲电流的上升沿时间越短、峰值越大,晶闸管开通扩散的速度就越快,当所有晶闸管开通时间都大大缩短后,晶闸管之间开通的相对一致性就大大提高,从而降低了串联阀中个别晶闸管长时间承受过高电压而损坏的几率。
    1.1 触发电路组成与工作原理
    触发电路结构主要包括如下几个部分。
    1)单相隔离供电变压器T1 变比为AC220/AC220、一次侧与二次侧间绝缘电压35 kV,为脉冲回路提供产生脉冲电流所需的能量。
    2)充电限流电阻R3 限制电容C1的充电电流。
    3)防反流二极管D0 防止电容C1向变压器T1倒送能量。
    4)储能脉冲电容器C1 储存产生脉冲所需的能量,最高充电电压Uc可达310 V。
    5)阻容回路部分的R2和C2 起调整脉冲波形形状的作用。
    6)脉冲CT 变比20/1,通过脉冲CT 形成最终触发脉冲。
    7)放电电阻R1 限制放电电流。
    8)非线性电阻R4 其转折电压为400 V,用于保护MOSFET。
    9)脉冲信号板用来接收控制器通过光纤发来的脉冲光信号,经过光电转换,驱动MOSFET(IRFP460)开通与关断,使电容C1 受控制器的控制进行放电。脉冲信号板从变压器T1 二次侧取能,通过单相变压器AC220/AC20,经过整流滤波,由7805 和7812 输出稳定的+5 V和+12 V电源,为脉冲信号板提供供电电源。
    10)BOD 模块用来保护晶闸管在承受过电压时触发导通,防止晶闸管被高压击穿。
    触发电路工作原理:隔离变压器T1 一次侧接AC220 V电源,二次侧通过电阻R3和二极管D0向电容C1充电,当C1上的电压达到峰值AC220 V,即310 V 左右时,二极管反向截止,电容C1 上保持310 V左右的电压。当控制器发出触发脉冲信号,信号经过光纤传导至脉冲信号板,经光电转换后驱动MOSFET 开通,电容C1开始通过电阻R1放电,这样就有瞬间大电流通过8 个接在晶闸管门极的CT,通过CT同时产生8 路晶闸管触发电流信号。
    1.2 触发电路的电位
    在高压条件下,晶闸管串联阀的绝缘问题是非常重要的一个环节,如果绝缘问题处理不好,那将会严重影响设备运行的安全性与可靠性。
    触发电路的高电位部分和低电位部分之间的隔离主要是靠触发CT和穿过CT的10kV 绝缘的电流线,为了降低对触发CT 绝缘等级的要求,减小在高压条件下串联阀主回路对脉冲回路的影响,同时降低对脉冲回路绝缘等级的要求,将变压器T1二次侧的地直接接在晶闸管串联阀的第4和第5个晶闸管之间,即串联阀主回路的中点电位,将脉冲回路的电位拉高至1/2 高电位。从而使整个串联阀结构的电位全部提高,这样,绝缘的要求就加到隔离供电变压器T1 的一次侧和二次侧之间,而这里选用的变压器T1 的一次侧与二次侧绝缘水平达到35 kV,能够很好的满足10 kV 电压等级的要求。这样设计能够大大降低串联阀结构设计当中对绝缘的要求,也降低了对触发电路的绝缘要求。
    脉冲信号板的地与变压器T1 一次侧的中点电位点相连,使脉冲信号板的电位也拉到高电平,从而使脉冲信号板能够在高电压下可靠工作。
    1.3 触发电路参数对脉冲波形的影响
本设计中使用的晶闸管串联阀是由8支额定电压6000V、额定电流1000 A 的晶闸管串联压接成的,适用于10 kV电压等级。触发脉冲电流的产生是利用电容充电储能后放电,形成尖峰大电流,再通过接在每个晶闸管门极上的脉冲CT转换为触发脉冲,来驱动晶闸管。
影响触发脉冲波形的因素主要有两个方面:一是电容放电回路的寄生电感;二是触发电路电阻、电容的参数配置。这里为了减小电容放电回路的寄生电感,放电回路的电阻采用无感电阻,大电流线走线方式采用往返走线,即大电流线穿过触发CT后再按原路从CT外部折回,这样走线的目的是为了最大限度地减小大电流线所围的面积,以及最大限度地减小回路寄生电感。
    触发电路电阻电容参数对触发脉冲波形的影响如下。各参数中对触发波形影响较大的是放电电阻R1、阻容回路电容C2、储能脉冲电容器的最高充电电压Uc。R1阻值越小,脉冲峰值越高,上升沿越陡;阻容回路电容C2 越小,脉冲峰值越小;Uc值越高,脉冲峰值越高,上升沿越陡。阻容回路的工作原理:当电容C1 充电储能后,MOSFET 受控制信号的控制开通,C1 通过电阻R1瞬间放电,阻容回路中的电容C2 瞬间短路,将电阻R2 旁路掉,触发脉冲瞬间上升,之后C1 开始向C2 充电,当C2 充电完毕,电阻R2 接入放电回路中,此时脉冲上升沿结束,脉冲电流开始减小。需要说明的是,波形上升时间为10%脉冲峰值电流到90%脉冲峰值电流时间。达到2A时间为电流从0耀2 A的时间。
    可以看出当C1、R1 不变,C2 减小时,脉冲波形的峰值电流减小、波形上升时间减小、电流达到2 A的时间增大、脉冲宽度增大;当C1、C2 不变,R1 减小时,脉冲波形的峰值电流增大、波形上升时间减小、电流达到2 A的时间减小、脉冲宽度减小;当R1 不变、C2 =1 滋F,C1减小时,脉冲波形的峰值电流不变、波形上升时间不变、电流达到2 A的时间不变、脉冲宽度减小;当R1 不变、C2 =0.5 滋F,C1减小时,脉冲波形的峰值电流减小、波形上升时间减小、电流达到2 A的时间减小、脉冲宽度不变,可见C1 与C2 共同作用影响脉冲波形,但是C1的作用要弱。分析对比可以看出C2、R1、C1的参数对脉冲波形的影响,要想得到理想波形可以通过调整参数实现。另外提高C1的充电电压也可以增大脉冲的峰值电流、减小电流达到2 A的时间。
    触发电路各个参数选择的最终目标是输出所需的触发脉冲波形。根据不同条件的要求输出不同的触发脉冲,总的来说是要使串联晶闸管快速可靠开通,对于触发脉冲,要求其有一定的电流上升率di/dt>2 A/滋s;有一定的电流峰值Imax,其大小与晶闸管尺寸有关,一般几英寸的管子就需要几A。