[發(fā)明專利]安控晶閘管及其在地面供電安全上的應用和制作方法

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• 申請日: 2022-06-15
• 公開（公告）號: CN115173848A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設計）人: 趙建立
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽利為智能科技中心
• 主分類號: H03K17/72
• 分類號: H03K17/72;B60M1/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出了安控晶閘管這個概念，安控晶閘管是通過陰極觸發(fā)導通的晶閘管，包括陽極A、陰極K、和負極N，沒有門級G，也不需要控制電路，而是通過從陰極施加工作電壓來觸發(fā)晶閘管導通，這種晶閘管只需單個元件就可完成接觸軌的分段安全供電，主要用于供電安全控制，因此取名為安控晶閘管。安控晶閘管充分利用了電力機車、電動汽車等受電負載的負載特征，通過受電負載施加到陰極的工作電壓讓這種安控晶閘管導通，不需要控制電路，安裝和維護更方便。安控晶閘管的應用有利于地面供電的接觸軌或是公路安全供電軌道的普及。本發(fā)明還提供了安控晶閘管的制作方法。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種半導體晶閘管器件，用于軌道交通配電等地面供電安全技術(shù)領域，具體為安控晶閘管及其在接觸軌和公路安全供電軌道上的應用，以及安控晶閘管的制作方法。

背景技術(shù)

晶閘管是晶體閘流管的簡稱，又稱作可控硅整流器SCR (Silicon ControlledRectifier)，晶閘管是PNPN 四層半導體結(jié)構(gòu)，通常有三個連接端子：陽極A、陰極K和門極G，通過門極G注入驅(qū)動電流，晶閘管處于導通狀態(tài)，此時撤掉門極G電流，晶閘管內(nèi)部已經(jīng)形成強烈的正反饋，晶閘管仍然會維持導通狀態(tài)；當流過晶閘管的電流低于維持電流時，晶閘管才能斷開。光控晶閘管LTT（Light Triggered Thyristor）的控制信號來自光的照射，沒有引出控制極，所以，只有兩個電極(陽極A和陰極K)。

在一些大批量的應用中，簡化現(xiàn)場控制電路會給安裝和維護帶來很大的好處，比如在軌道交通的地面供電方式接觸軌（也稱作第三軌）系統(tǒng)中，為了安全，一般采用分區(qū)供電，用電磁或光傳感器檢測列車，讓電網(wǎng)隨列車運行按分區(qū)進行供電可以一定程度緩解安全壓力，但是其切換電路結(jié)構(gòu)比較復雜，安裝維護也不方便，受成本限制不可能將分區(qū)分得太細太短，為了地面供電安全需要安裝防護罩等附屬設備，這就增加了供電系統(tǒng)的復雜性。

如中國專利（公告號 CN 103010032 B公告日為 2015.01.28）一種分段供電的安全三軌，采用了磁性元件吸合的方式，不僅結(jié)構(gòu)復雜，大電流頻繁機械切換也容易腐蝕觸點，給維護運行帶來隱患；又如中國專利（公告號CN1302744A公告日為2001-07-11）用來經(jīng)大地給電動車輛供電的靜止系統(tǒng)和電動車輛，用傳感驅(qū)動控制電路來實現(xiàn)分段供電，當這種分段特別密集時，建設成本就會大幅增加，故障維護也將非常繁重，特別需要一種簡便易行的措施來保障地面供電安全。

現(xiàn)有的汽車行駛中供電方案有接觸網(wǎng)和地面接觸軌供電及無線充電幾種方式，但是無線充電成本高、效率低；接觸網(wǎng)的大規(guī)模建設不僅維修維護成本高，對周邊環(huán)境影響也比較大；現(xiàn)有的公路地面接觸軌供電方案從安全性和可操作性考慮，也只能工作在安全電壓以下低電壓低速行駛，難以滿足電動汽車的功率需求。本發(fā)明提供的地面供電安全的解決方案必將促進公路汽車行駛中供電的應用。

本發(fā)明就是通過設計一種安裝和維護簡便易行，成本低廉的元件，實現(xiàn)根據(jù)安全需要密集分區(qū)分段供電、按需供電，來保障人畜安全。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有系統(tǒng)的不足，本發(fā)明提出了安控晶閘管這個概念，安控晶閘管是通過陰極來觸發(fā)導通的晶閘管，安控晶閘管有陽極A、陰極K和負極N，沒有引出門極G，也就不需外部的傳感及控制電路，而是通過從陰極A來施加工作電壓觸發(fā)晶閘管導通，這種晶閘管只需單個元件就可完成接觸軌的分段安全供電，主要用于供電安全控制，為了敘述方便，本申請將這種通過陰極觸發(fā)的晶閘管稱為安控晶閘管；安控晶閘管采用平板封裝結(jié)構(gòu)，通過在陰極施加工作電壓來觸發(fā)安控晶閘管導通，這樣，將安控晶閘管放置于接觸軌的各個分段中部，陽極A接觸供電陽極，陰極K連接各分段的正極接觸面E，當受電負載L接觸到各正極接觸面E時，利用受電負載L給陰極K的觸發(fā)電壓信號觸發(fā)安控晶閘管導通，供電陽極與本段正極接觸面E接通供電；受電負載L駛離后，安控晶閘管自動關閉，接觸軌表面不帶電；人畜觸碰接觸軌表面安全無害；這樣在原有電網(wǎng)分區(qū)供電的基礎上，采用單個元件就可以實現(xiàn)更密集的接觸軌表面分段供電，可以讓供電更安全，安裝維護更簡便。