[發(fā)明專利]一種適用高電壓大功率脈沖放電的串聯(lián)晶閘管驅(qū)動(dòng)器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711144198.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN107835007A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周俊;丁洪發(fā)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H03K17/72
• 分類號(hào): H03K17/72
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心42201
• 代理人: 張建偉,曹葆青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及一種晶閘管驅(qū)動(dòng)器，更具體地，涉及一種用于高壓電容器脈沖放電的串聯(lián)晶閘管驅(qū)動(dòng)器。

背景技術(shù)

高壓電容器需要使用串聯(lián)晶閘管作為脈沖放電開關(guān)。該應(yīng)用場(chǎng)合具有電壓高、電流變化率大的特點(diǎn)，對(duì)串聯(lián)晶閘管的驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及相應(yīng)的保護(hù)措施有較高要求。

目前，晶閘管的驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要分為脈沖變壓器驅(qū)動(dòng)和光電轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng),保護(hù)技術(shù)主要采用并聯(lián)轉(zhuǎn)折二極管的方法。在中國(guó)實(shí)用新型專利說(shuō)明書CN201520988165中公開了一種晶閘管脈沖變壓器觸發(fā)模塊，這種模塊采用脈沖變壓器傳輸晶閘管驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并通過(guò)原副邊繞組實(shí)現(xiàn)高低電位隔離。在中國(guó)實(shí)用新型專利說(shuō)明書CN201320835418中也公開了一種光電轉(zhuǎn)換的晶閘管驅(qū)動(dòng)電路，該電路通過(guò)光纖傳輸晶閘管觸發(fā)信號(hào)并實(shí)現(xiàn)高低電位隔離，晶閘管觸發(fā)能量由高位取能電路獲得。在中國(guó)實(shí)用新型專利說(shuō)明書CN201210190097中公開了一種在晶閘管兩端并聯(lián)轉(zhuǎn)折二極管的晶閘管過(guò)壓保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)晶閘管發(fā)生過(guò)電壓時(shí)，轉(zhuǎn)折二極管首先導(dǎo)通，將晶閘管陽(yáng)極電流引入門極使其導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)晶閘管過(guò)電壓保護(hù)。

在高壓電容器脈沖放電應(yīng)用場(chǎng)合，串聯(lián)晶閘管驅(qū)動(dòng)需要滿足高電壓電位隔離和同步觸發(fā)的要求。當(dāng)脈沖變壓器驅(qū)動(dòng)方法應(yīng)用于高電壓串聯(lián)晶閘管時(shí)，用于驅(qū)動(dòng)的脈沖變壓器數(shù)量多、體積大，并且脈沖變壓器的分布參數(shù)對(duì)觸發(fā)信號(hào)的同步性產(chǎn)生了不利影響。當(dāng)光電轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)方法應(yīng)用于高電壓串聯(lián)晶閘管時(shí)，光纖傳輸在一定程度上保證了觸發(fā)信號(hào)的同步性，但是光驅(qū)動(dòng)信號(hào)在傳輸路徑上的衰減甚至缺失或者高位能取能電路獲得能量不足嚴(yán)重影響了串聯(lián)晶閘管工作可靠性。在晶閘管過(guò)電壓保護(hù)方面，轉(zhuǎn)折二極管能夠承受的電流變化率相對(duì)較低，可以滿足工頻應(yīng)用要求。但應(yīng)用于高電流變化率的高壓電容脈沖放電場(chǎng)合時(shí)，轉(zhuǎn)折二極管的導(dǎo)通速度相對(duì)較慢，不能滿足晶閘管過(guò)電壓保護(hù)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種適用高電壓大功率脈沖放電的串聯(lián)晶閘管驅(qū)動(dòng)器，用于提高串聯(lián)晶閘管脈沖放電開關(guān)的有效性和穩(wěn)定性，解決現(xiàn)有技術(shù)不適用于高電壓脈沖放電的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明提出的一種適用高電壓大功率脈沖放電的串聯(lián)晶閘管驅(qū)動(dòng)器，包括高壓電纜、脈沖模塊和驅(qū)動(dòng)模塊；其中：

所述驅(qū)動(dòng)模塊包括多個(gè)高磁導(dǎo)率環(huán)形磁芯，磁芯數(shù)量和外部串聯(lián)晶閘管數(shù)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(gè)輸出端，穿過(guò)各個(gè)磁芯圓孔后，接所述脈沖模塊的另一個(gè)輸出端，構(gòu)成回路；高頻互感器原邊由同一條高壓電纜組成，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)晶閘管的同步觸發(fā)，并滿足各串聯(lián)晶閘管之間的電壓隔離要求；

所述各個(gè)磁芯均繞有主驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)電流；所述高壓電纜、磁芯和主驅(qū)動(dòng)繞組，構(gòu)成高頻互感器；

所述脈沖模塊，用于產(chǎn)生高上升率的脈沖電流；

工作時(shí)，將串聯(lián)晶閘管中各晶閘管的門極和陰極分別接所述各主驅(qū)動(dòng)繞組兩端；脈沖模塊產(chǎn)生高上升率的脈沖電流，通過(guò)高壓電纜，在主驅(qū)動(dòng)繞組上感應(yīng)出高上升率的脈沖驅(qū)動(dòng)電流，使與其相連的晶閘管迅速導(dǎo)通。

進(jìn)一步的，所有的磁芯結(jié)構(gòu)、尺寸和參數(shù)相同，以實(shí)現(xiàn)串聯(lián)晶閘管驅(qū)動(dòng)電流的均勻分配。

進(jìn)一步的，所述高壓電纜長(zhǎng)度盡可能短，以減小脈沖輸出回路長(zhǎng)度，提高驅(qū)動(dòng)電流上升率和抗干擾能力。

進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)模塊還包括輔助繞組和開關(guān)管電路，所述輔助繞組繞設(shè)在磁芯上，輔助線圈一端接開關(guān)管電路中開關(guān)管的控制極，另一端外接晶閘管陰極，用于驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通；所述開關(guān)電路用于向晶閘管提供輔助驅(qū)動(dòng)電流，加速晶閘管的導(dǎo)通。