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晶閘管生產廠家為你介紹高壓晶閘管串聯閥觸發電路的設計

來源:www.thai-hebmed.com 發表時間:2018-06-09

1 觸發電路設計
    觸發脈沖電流的上升沿時間越短ag娱乐app下载、峰值越大ag娱乐app下载,晶閘管開通擴散的速度就越快,當所有晶閘管開通時間都大大縮短后ag娱乐app下载,晶閘管之間開通的相對一致性就大大提高,從而降低了串聯閥中個別晶閘管長時間承受過高電壓而損壞的幾率。
    1.1 觸發電路組成與工作原理
    觸發電路結構主要包括如下幾個部分。
    1)單相隔離供電變壓器T1 變比為AC220/AC220、一次側與二次側間絕緣電壓35 kV,為脈沖回路提供產生脈沖電流所需的能量。
    2)充電限流電阻R3 限制電容C1的充電電流。
    3)防反流二極管D0 防止電容C1向變壓器T1倒送能量。
    4)儲能脈沖電容器C1 儲存產生脈沖所需的能量,最高充電電壓Uc可達310 V。
    5)阻容回路部分的R2和C2 起調整脈沖波形形狀的作用。
    6)脈沖CT 變比20/1,通過脈沖CT 形成最終觸發脈沖。
    7)放電電阻R1 限制放電電流ag娱乐app下载。
    8)非線性電阻R4 其轉折電壓為400 V,用于保護MOSFET。
    9)脈沖信號板用來接收控制器通過光纖發來的脈沖光信號ag娱乐app下载,經過光電轉換,驅動MOSFET(IRFP460)開通與關斷,使電容C1 受控制器的控制進行放電。脈沖信號板從變壓器T1 二次側取能ag娱乐app下载,通過單相變壓器AC220/AC20,經過整流濾波ag娱乐app下载ag娱乐app下载,由7805 和7812 輸出穩定的+5 V和+12 V電源,為脈沖信號板提供供電電源。
    10)BOD 模塊用來保護晶閘管在承受過電壓時觸發導通,防止晶閘管被高壓擊穿。
    觸發電路工作原理:隔離變壓器T1 一次側接AC220 V電源,二次側通過電阻R3和二極管D0向電容C1充電ag娱乐app下载,當C1上的電壓達到峰值AC220 V,即310 V 左右時,二極管反向截止,電容C1 上保持310 V左右的電壓。當控制器發出觸發脈沖信號,信號經過光纖傳導至脈沖信號板,經光電轉換后驅動MOSFET 開通,電容C1開始通過電阻R1放電ag娱乐app下载,這樣就有瞬間大電流通過8 個接在晶閘管門極的CT,通過CT同時產生8 路晶閘管觸發電流信號。
    1.2 觸發電路的電位
    在高壓條件下ag娱乐app下载,晶閘管串聯閥的絕緣問題是非常重要的一個環節,如果絕緣問題處理不好,那將會嚴重影響設備運行的安全性與可靠性。
    觸發電路的高電位部分和低電位部分之間的隔離主要是靠觸發CT和穿過CT的10kV 絕緣的電流線,為了降低對觸發CT 絕緣等級的要求,減小在高壓條件下串聯閥主回路對脈沖回路的影響,同時降低對脈沖回路絕緣等級的要求,將變壓器T1二次側的地直接接在晶閘管串聯閥的第4和第5個晶閘管之間ag娱乐app下载,即串聯閥主回路的中點電位,將脈沖回路的電位拉高至1/2 高電位ag娱乐app下载。從而使整個串聯閥結構的電位全部提高,這樣,絕緣的要求就加到隔離供電變壓器T1 的一次側和二次側之間,而這里選用的變壓器T1 的一次側與二次側絕緣水平達到35 kV,能夠很好的滿足10 kV 電壓等級的要求。這樣設計能夠大大降低串聯閥結構設計當中對絕緣的要求,也降低了對觸發電路的絕緣要求。
    脈沖信號板的地與變壓器T1 一次側的中點電位點相連,使脈沖信號板的電位也拉到高電平ag娱乐app下载,從而使脈沖信號板能夠在高電壓下可靠工作。
    1.3 觸發電路參數對脈沖波形的影響
本設計中使用的晶閘管串聯閥是由8支額定電壓6000V、額定電流1000 A 的晶閘管串聯壓接成的,適用于10 kV電壓等級。觸發脈沖電流的產生是利用電容充電儲能后放電,形成尖峰大電流ag娱乐app下载,再通過接在每個晶閘管門極上的脈沖CT轉換為觸發脈沖,來驅動晶閘管ag娱乐app下载。
影響觸發脈沖波形的因素主要有兩個方面:一是電容放電回路的寄生電感;二是觸發電路電阻ag娱乐app下载、電容的參數配置。這里為了減小電容放電回路的寄生電感,放電回路的電阻采用無感電阻ag娱乐app下载,大電流線走線方式采用往返走線,即大電流線穿過觸發CT后再按原路從CT外部折回ag娱乐app下载,這樣走線的目的是為了最大限度地減小大電流線所圍的面積ag娱乐app下载,以及最大限度地減小回路寄生電感。
    觸發電路電阻電容參數對觸發脈沖波形的影響如下。各參數中對觸發波形影響較大的是放電電阻R1、阻容回路電容C2、儲能脈沖電容器的最高充電電壓Uc。R1阻值越小,脈沖峰值越高ag娱乐app下载,上升沿越陡;阻容回路電容C2 越小,脈沖峰值越小;Uc值越高,脈沖峰值越高,上升沿越陡。阻容回路的工作原理:當電容C1 充電儲能后ag娱乐app下载,MOSFET 受控制信號的控制開通,C1 通過電阻R1瞬間放電,阻容回路中的電容C2 瞬間短路ag娱乐app下载,將電阻R2 旁路掉,觸發脈沖瞬間上升,之后C1 開始向C2 充電,當C2 充電完畢,電阻R2 接入放電回路中,此時脈沖上升沿結束,脈沖電流開始減小。需要說明的是,波形上升時間為10%脈沖峰值電流到90%脈沖峰值電流時間。達到2A時間為電流從0耀2 A的時間。
    可以看出當C1、R1 不變,C2 減小時,脈沖波形的峰值電流減小、波形上升時間減小、電流達到2 A的時間增大、脈沖寬度增大;當C1、C2 不變,R1 減小時,脈沖波形的峰值電流增大、波形上升時間減小、電流達到2 A的時間減小、脈沖寬度減小;當R1 不變、C2 =1 滋F,C1減小時,脈沖波形的峰值電流不變ag娱乐app下载、波形上升時間不變、電流達到2 A的時間不變、脈沖寬度減小;當R1 不變、C2 =0.5 滋F,C1減小時,脈沖波形的峰值電流減小ag娱乐app下载ag娱乐app下载、波形上升時間減小、電流達到2 A的時間減小、脈沖寬度不變ag娱乐app下载,可見C1 與C2 共同作用影響脈沖波形,但是C1的作用要弱。分析對比可以看出C2、R1、C1的參數對脈沖波形的影響,要想得到理想波形可以通過調整參數實現。另外提高C1的充電電壓也可以增大脈沖的峰值電流ag娱乐app下载、減小電流達到2 A的時間ag娱乐app下载。
    觸發電路各個參數選擇的最終目標是輸出所需的觸發脈沖波形。根據不同條件的要求輸出不同的觸發脈沖ag娱乐app下载ag娱乐app下载,總的來說是要使串聯晶閘管快速可靠開通,對于觸發脈沖,要求其有一定的電流上升率di/dt>2 A/滋s;有一定的電流峰值Imax,其大小與晶閘管尺寸有關,一般幾英寸的管子就需要幾Aag娱乐app下载。


  

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