[發明專利]一種適用高電壓大功率脈沖放電的串聯晶閘管驅動器

在審

• 申請號: 201711144198.0
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107835007A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 周俊;丁洪發
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H03K17/72
• 分類號: H03K17/72
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 張建偉,曹葆青

1.一種適用高電壓大功率脈沖放電的串聯晶閘管驅動器，其特征在于，包括高壓電纜、脈沖模塊和驅動模塊；其中：

所述驅動模塊包括多個高磁導率環形磁芯，磁芯數量和外部串聯晶閘管數量相同；

所述高壓電纜為單芯電纜，其一端接所述脈沖模塊的一個輸出端，穿過各個磁芯圓孔后，接所述脈沖模塊的另一個輸出端，構成回路；

所述各個磁芯均繞有主驅動繞組，用于和外部晶閘管相連，為其門極提供高上升率的脈沖驅動電流；所述脈沖模塊，用于產生高上升率的脈沖電流；

工作時，將串聯晶閘管中各晶閘管的門極和陰極分別接所述各主驅動繞組兩端；脈沖模塊產生高上升率的脈沖電流，通過高壓電纜，在主驅動繞組上感應出高上升率的脈沖驅動電流，使與其相連的晶閘管迅速導通。

2.根據權利要求1所述的串聯晶閘管驅動器，其特征在于，所有的磁芯結構、尺寸和參數相同，以實現串聯晶閘管驅動電流的均勻分配。

3.根據權利要求1或2所述的串聯晶閘管驅動器，其特征在于，所述高壓電纜長度盡可能短，以減小脈沖輸出回路長度，提高驅動電流上升率和抗干擾能力。

4.根據權利要求1所述的串聯晶閘管驅動器，其特征在于，所述驅動模塊還包括輔助繞組和開關管電路，所述輔助繞組繞設在磁芯上，輔助線圈一端接開關管電路中開關管的控制極，另一端外接晶閘管陰極，用于驅動開關管的導通；所述開關電路用于向晶閘管提供輔助驅動電流，加速晶閘管的導通。

5.根據權利要求4所述的串聯晶閘管驅動器，其特征在于，所述開關管電路包括開關管T₁、儲能電容C₁和限流電阻R₂；所述開關管集電極通過限流電阻接儲能電容C₁；開關管發射極用于外接晶閘管門極；所述儲能電容C₁另一端用于外接晶閘管陰極；

使用時，開關管電路的儲能電容C₁通過外部阻尼電容C_S、阻尼電阻R_S后接外部晶閘管陽極，開關管限流電阻R₂與儲能電容C₁連接點外接儲能電容C_s，并通過儲能電容C₁接晶閘管陰極；開關管發射極用于外接晶閘管門極；所述儲能電容C₁、電阻R₂、開關管T₁、二極管D₂、晶閘管門極和陰極構成開關管電路；所述阻尼電阻R_S、阻尼電容C_S和儲能電容C₁構成高位取能電路；高位取能電路用于從外部晶閘管阻尼回路中獲得能量。

6.根據權利要求5所述的串聯晶閘管驅動器，其特征在于，所述開關管電路的開關管發射極與外接晶閘管門極之間設有二極管D₂、主驅動繞組和外接晶閘管門極之間設有二極管D₁，二極管D₁、D₂的陰極端均接晶閘管門極，用于阻斷主驅動繞組回路產生的反向電流；。

7.根據權利要求1或2所述的串聯晶閘管驅動器，其特征在于，所述主驅動繞組用于傳輸驅動能量，匝數較少、線徑較粗；所述輔助繞組用于傳輸驅動信號，匝數較多，線徑較細。

8.根據權利要求1或2所述的串聯晶閘管驅動器，其特征在于，所述脈沖模塊通過光或者電方式，獲得外部串聯晶閘管驅動信號，實現同步觸發驅動；所述磁芯設在電路板上，所述電路板還設有不帶磁芯的通孔，便于電纜穿過和固定。

9.根據權利要求1、2、5或6所述的串聯晶閘管驅動器，其特征在于，所述高上升電流脈沖指脈沖電流上升速率di/dt大于200A/us。

10.根據權利要求1、2、5或6所述的串聯晶閘管驅動器，其特征在于，所述圓環形磁芯替換為橢圓環形或矩形；所述高壓電纜為硅膠電纜，便于實現磁芯穿芯和各個驅動模塊的走線連接。