[實(shí)用新型]一種基于電觸發(fā)晶閘管的大功率放電開關(guān)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020599743.2
• 申請(qǐng)日: 2010-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN202034892U
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃燕艷;王衛(wèi)安;鄧建華;譚勝武;周方圓;王才孝;楊磊;馬雅青;段世彥;沈輝;易海泉;張定華;周靖;劉彤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株洲變流技術(shù)國(guó)家工程研究中心有限公司
• 主分類號(hào): H02M1/06
• 分類號(hào): H02M1/06;H02H9/04
• 代理公司: 上海碩力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31251
• 代理人: 王法男

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于電觸發(fā)晶閘管的大功率放電開關(guān)裝置，該裝置主要應(yīng)用于沖擊大電流技術(shù)等涉及大功率脈沖技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在沖擊大電流技術(shù)等脈沖功率技術(shù)中，放電開關(guān)是必不可少的裝置。它的作用是將高功率脈沖電源給傳輸線充電的能量在極短的時(shí)間（最短可為納秒）內(nèi)以極高的功率密度向負(fù)載釋放。

傳統(tǒng)的氣體開關(guān)、真空觸發(fā)開關(guān)、固體開關(guān)、激光觸發(fā)開關(guān)、磁開關(guān)等放電開關(guān)裝置由于控制響應(yīng)速度慢、大電流下容易燒損、可靠性和安全性差，嚴(yán)重影響了高脈沖電源的傳輸效率、脈沖上升時(shí)間和工作穩(wěn)定性，因此很少作為大功率放電開關(guān)使用。

本實(shí)用新型是基于普通晶閘管（Electronic?Triggered?Thyristor，簡(jiǎn)稱ETT）作為開關(guān)元件，ETT閥中晶閘管為電觸發(fā)方式，脈沖首先經(jīng)光纜傳送到與晶閘管等電位的晶閘管電子設(shè)備(Thyirstor?Electronic，簡(jiǎn)稱TE板)，TE板將脈沖轉(zhuǎn)換成電脈沖并放大其功率，然后再將此強(qiáng)電觸發(fā)脈沖送到晶閘管門極觸發(fā)晶閘管。位于高電位的TE板為ETT閥控制保護(hù)功能的核心部件，它包括：取能回路、放大器回路、光電轉(zhuǎn)換器件、監(jiān)視回路和保護(hù)回路(實(shí)現(xiàn)晶閘管正壓超過(guò)設(shè)計(jì)值時(shí)的強(qiáng)迫安全導(dǎo)通即BOD保護(hù))。

因此，本實(shí)用新型采用電觸發(fā)晶閘管作為放電開關(guān)元件，涉及半導(dǎo)體器件的壓裝、傳熱、固體及流體應(yīng)力分析、高壓絕緣配合等多方面的技術(shù)。在技術(shù)上不僅滿足承受大功率、具有較長(zhǎng)壽命、工作穩(wěn)定可靠的要求，而且具有很小的延遲和抖動(dòng)時(shí)間、重復(fù)性好及良好的工作性能的特點(diǎn)，完全保證了脈沖功率技術(shù)和脈沖電流試驗(yàn)技術(shù)的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)層次化簡(jiǎn)單、可靠性高、電氣性能好、免維護(hù)的基于晶閘管元件的大功率放電開關(guān)，該裝置采用低抖動(dòng)、高可靠的新型開關(guān)技術(shù)，是一種具有高效的脈沖大功率傳輸效率的新型模塊化放電開關(guān)。

本實(shí)用新型提供一種基于電觸發(fā)晶閘管的大功率放電開關(guān)裝置的具體實(shí)施方法，一種基于電觸發(fā)晶閘管的大功率放電開關(guān)裝置，包括：模塊化晶閘管串聯(lián)單元、RC吸收回路單元、靜態(tài)均壓?jiǎn)卧⒂|發(fā)單元和耦合供電單元，模塊化晶閘管串聯(lián)單元由一個(gè)以上的晶閘管串聯(lián)而成，晶閘管的門極與觸發(fā)單元相連，當(dāng)需要導(dǎo)通開關(guān)時(shí)，由控制系統(tǒng)發(fā)出觸發(fā)信號(hào)同步觸發(fā)大功率放電開關(guān)裝置的晶閘管；靜態(tài)均壓?jiǎn)卧o態(tài)均壓電阻，靜態(tài)均壓電阻并聯(lián)在單個(gè)晶閘管的兩極，靜態(tài)均壓?jiǎn)卧苡行ПＷC各個(gè)晶閘管上承受均衡的電壓；RC吸收回路單元并聯(lián)在單個(gè)晶閘管的兩極，吸收電容與吸收電阻串聯(lián)構(gòu)成RC吸收回路單元，抑制電路中因電壓瞬變對(duì)器件所引起的電流沖擊和對(duì)電流瞬變時(shí)的自感電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行鉗位；觸發(fā)單元接收控制系統(tǒng)的觸發(fā)信號(hào)，控制晶閘管的導(dǎo)通，同時(shí)判斷晶閘管的狀態(tài)是否正常，并將反饋狀態(tài)信號(hào)送給控制系統(tǒng)；耦合供電單元為觸發(fā)單元提供電源。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施方式，靜態(tài)均壓電阻采用彎管母排并聯(lián)至單個(gè)晶閘管的兩極，靜態(tài)均壓?jiǎn)卧糜跍p小漏電流特性對(duì)分壓的影響，同時(shí)為觸發(fā)單元檢測(cè)晶閘管的狀態(tài)起分壓作用。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施方式，基于晶閘管的大功率放電開關(guān)進(jìn)一步包括BOD保護(hù)單元，BOD保護(hù)單元包括BOD二極管，BOD保護(hù)單元通過(guò)BOD二極管實(shí)現(xiàn)過(guò)壓強(qiáng)觸發(fā)保護(hù)，若觸發(fā)脈沖信號(hào)丟失，則沒有被正常觸發(fā)的晶閘管將承受過(guò)高的正向電壓，當(dāng)電壓高于BOD的預(yù)設(shè)值時(shí)緊急觸發(fā)晶閘管，保護(hù)晶閘管免于被擊穿。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施方式，基于晶閘管的大功率放電開關(guān)進(jìn)一步包括壓裝組件單元，壓裝組件單元包括側(cè)板、壓裝部件、高壓套杯、環(huán)氧布管和壓板以及雙頭螺桿，環(huán)氧布管套在螺桿的外部，壓裝組件采用上下兩塊壓板和四根螺桿組成基本骨架并固定在兩塊側(cè)板之間，在組合模塊化晶閘管串聯(lián)單元和靜態(tài)均壓?jiǎn)卧螅?jīng)高壓套杯和壓裝部件壓裝后，保證晶閘管有效的壓緊和導(dǎo)通。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施方式，基于晶閘管的大功率放電開關(guān)進(jìn)一步包括母排單元，母排單元包括進(jìn)出線母排、紫銅板母排和彎管母排，紫銅板母排連接和定位相鄰的兩個(gè)晶閘管，同時(shí)作為散熱器，增強(qiáng)晶閘管的自然冷卻面積；進(jìn)出線母排作為電纜進(jìn)出引線，與外接主電路相連。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施方式，耦合供電單元包括電流互感器和取能板，大電流電源變壓器，限流互感器，大電流電源變壓器和限流互感器以耦合隔離供電方式為觸發(fā)單元提供電源，實(shí)現(xiàn)高低壓隔離；電流互感器及取能板采集大功率放電開關(guān)裝置的電流大小，提供控制系統(tǒng)和觸發(fā)單元的測(cè)量和保護(hù)。