[發明專利]串并聯型晶閘管開關自觸發方法

在審

• 申請號: 201410145256.1
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN104184444A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 王世蓉;李民族
• 申請（專利權）人: 貴州理工學院
• 主分類號: H03K17/72
• 分類號: H03K17/72
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 李亮;程新敏

技術領域

本發明涉及電工技術領域，尤其是一種串并聯型晶閘管開關自觸發方法。?

背景技術

基于電力電子技術的各種裝置在國民經濟各部門已獲得越來越廣泛的應用。其中串并聯型普通晶閘管開關作為基本部件在高壓大功率的電力電子裝置中獲得了大量應用，例如晶閘管開關過零投切電容器（TSC），晶閘管開關過零投切電抗器（TSR），晶閘管開關過零調功器，變壓器電力電子調壓等。在這些應用中，串并聯晶閘管觸發電路的設計是最基本的技術，目前均采用電磁觸發和光電觸發方法。?

電磁觸發原理結線如圖1所示，它包括同步變壓器，脈沖發生，整形功放，脈沖變壓器隔離等，以產生不同極性強脈沖加至各串并聯晶閘管控制極上，各晶閘管開關的控制信號只是控制該開關觸發脈沖的施加。

光電觸發的原理結線如圖2所示。它較電磁觸發更復雜，每相有一個VBE板，它的作用相當于電磁觸發的觸發脈沖的產生形成，對每個晶閘管都能產生觸發信號，但是否施加仍取決于各晶閘管開關的控制信號；除此，VBE板還需將各晶閘管的觸發信號，轉換成光信號由光纖傳輸送給各晶閘管的TE板。光纖的作用如同電磁觸發的脈沖變壓器，除傳送各晶閘管的觸發信號外，還起TE板和VBE板的隔離作用。TE板的作用是將VBE板傳送的觸發信號由光轉換成電信號，再經序列處理功放后，直接加于各晶閘管的控制極。

近十年來，由于光纖價格下降，光電觸發較電磁觸發更能保證串并聯晶閘管的觸發脈沖同時性，提高了觸發的可靠性，因而在串并聯晶閘管數較大的高壓大容量電力電子裝置中獲得廣泛應用。

無論是電磁觸發還是光電觸發（特別是后者）的電路都很復雜，不僅裝置元器件增加，更增加了設計、制作調試和維護的工作和人工成本。

但是對于很多電力電子裝置所需晶閘管開關很多，但構成每個晶閘管開關的晶閘管對的串并聯數確不多。據實際設計運行，對于開關型電力電子部件幾乎全部在晶閘管兩端電壓等于零或很小時接入，當串并聯數不很多時，對動態均壓和觸發的同時性要求不高，特別是晶閘管開關接入的是容性負載。此時千篇一律采用光電觸發和電磁觸發不僅增加了成本，而且沒有必要。

現在也有不少晶閘管開關（例如固態繼電器）也采用自觸發電路，但觸發電壓的產生采用電阻R并聯二極管D的結構（如圖3所示），觸發電壓U_G電阻電壓U_R=晶閘管兩端電壓U_T，上升陡度小，難以保證串、并聯型晶閘管對觸發脈沖的要求,因而只適用于低壓（400V以下）非串聯、非并聯型晶閘管開關。

發明內容

本發明的目的是：提供一種串并聯型晶閘管開關自觸發方法，它不僅滿足串并聯晶閘管對觸發脈沖的要求，還使晶閘管開關裝置觸發電路簡單，勿需附加的由專門電源供電的復雜的觸發脈沖電壓產生加工及分配。?

本發明是這樣實現的：串并聯型晶閘管開關自觸發方法，在構成串并聯晶閘管開關的每個反并聯晶閘管對的晶閘管的控制極G和陰極K間并接有二級管D和電容C，然后通過一個電感L和一個可控開關KC把兩個晶閘管的控制級G串聯聯結起來，構成該晶閘管對的自觸發電路；兩個以上的反并聯晶閘管對串聯或并聯聯接構成串并聯型晶閘管開關，它們各將一個負載串聯接入交流電網時，只需同時接通各晶閘管對自觸發電路的控制隔離開關KC，將在正向電壓作用的各晶閘管的控制極G和陰極Ｋ間的電容C上同時產生觸發電壓U_G,而使該類晶閘管同時導通，其觸發電壓電源直接取自于晶閘管的正向主電壓，從而實現串并聯型晶閘管開關的自觸發。

根據串聯電路電感L和電容C電壓分布特點，合理選擇每個晶閘管對自觸發電路的電感L和控制極一陰極間的電容C的參數，可使待通晶閘管觸發電壓U_G前沿的上升陡度遠高于它們的正向主電壓前沿上升陡度，從而保證串并聯晶閘管對觸發脈沖的要求，同時還應保證對應晶閘管導通前觸發電壓U_G不超過二級管D和小容量電容C的耐壓強度。

所述的可控開關KC由光控雙向晶閘管開關GKT以及直流電源DC組成；每個光控雙向晶閘管開關GKT的雙向可控硅串聯在對應晶閘管對的任一控制極G與電感L之間，所有光控雙向晶閘管開關GKT的發光二極管與直流電源DC并聯；通過控制直流電源DC的通斷就可同時控制這個開關的通斷。