晶闸管阀组触发系统隔离技术综述

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摘要： 本文从晶闸管的串并联使用谈起，介绍了常用的晶闸管阀组触发隔离技术，指出了各种隔离技术的优缺点，并详细的介绍了一种光电触发隔离技术的耦合取能电源隔离技术，并给出了此种方式在高压电机软起动中的应用情况。

Abstract： Starting from the parallel and series use of thyristor， this article introduces some commonly used trigger isolation technique of thyristor valve assembly and points out the advantages and disadvantages of each isolation technique. The coupling energy obtainment power isolation technique of a kind of photoelectric trigger isolation technique is introduced in detail， and the application condition of this technique in high voltage motor soft start is presented.

关键词： 晶闸管；光电触发；耦合取能

Key words： thyristor；optical trigger；coupling energy obtainment

中图分类号：TN34 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）24-0036-02

0 引言

电力半导体器件产生至今已有50多年的历史了，发展到今天，已经有了单只6500V/5000A的器件，但在高电压、大电流领域的应用时还不能满足电力电子装置的耐压需求，所以还必须采用多个半导体元件的串并联的使用，随之而来就会有一系列的技术问题。触发系统的电压隔离技术就是其中非常关键而又较难解决的一个问题。

目前常用的隔离方法主要有直接光触发隔离、间接光触发隔离、高压脉冲变压器触发隔离。本文在分别介绍各种隔离方法的基础上提出了一种全新的间接光触发系统，以便该技术能够在高电压大电流电力电子领域中得到更为广泛的应用。

1 常采用的隔离方法

1.1 直接光触发隔离 所谓直接光触发就是将触发信号转换成光信号，直接触发高位晶闸管。此种方式利用光纤技术来隔离高电压，传输损耗低，电磁兼容性非常强且运行安全稳定。但因光控晶闸管制造技术复杂、价格昂贵且国内厂商还不具备该项产品定型批量生产的能力，而国外产品又价格高昂，所以此种方式的应用还停留在航天领域，不能够大范围的推广。

1.2 高压脉冲变压器触发隔离 此种方式也称电磁触发隔离，即使用特制的高压脉冲分配器来隔离高低电位，此种方式电路结构简单明了，但电磁隔离还存在以下技术问题，其一高压脉冲变压器制作工艺复杂实现的技术难度较大，特别是在35000V以上的电压工矿下应用非常困难而且体积较大，其二电磁触发存在较大的电磁干扰这对串联阀组应用是非常不利的。电磁触发脉冲变压器常采用图1、图2两种电路形式。

图2较图1有较小的体积优势，但图1较图2有较好的脉冲一致性。

1.3 间接光触发 所谓间接光触发即光电隔离触发，即触发信号由电脉冲信号转换为光信号传输至元件侧再将光信号转换为电信号触发晶闸管，此种技术目前被广泛应用于高压大功率电力电子装置触发环节，但此种技术需解决的问题在于高位触发晶闸管回路电源的隔离问题。同样我们可以采用隔离高低压的电源变压器，此种方案简单明了，但制造工艺复杂困难，当主回路电压等级为35kV以上时实现起来较困难且在高压大电流应用时存在严重的电磁干扰，给系统的稳定运行带来了安全隐患。

目前此种触发形式高位晶闸管触发电源采取的是高位耦合取能的方式但需要每只晶闸管配一只高压互感器并配合晶闸管阻容吸收回路用以取能，技术相对较复杂并存在安全隐患。

为此笔者在经过大量的实验数据为基础的情况下大胆的提出了低压电源耦合隔离取能至高位晶闸管触发回路电源端，电路如图3。

在互感器原边通过单位电流在相应电路输出处可等到需要的电源，同时可按照实际需求调整互感器的二次输出功率达到设计要求。

触发回路设计如图4、图5、图6。

工作时只需将图3获得耦合隔离电源加于图6即可。

1.4 测试及实际应用 该触发及取能方式在触发国产KP3000A/5000V时测得脉冲前沿波形如图8：（测试仪器TEKTRONIX TDX3014型示波器，fluke97示波表等）。

测试波型无杂波干扰脉冲前沿0.34us上升至5V，脉冲器前沿陡峭，峰值电流600mA，脉冲对称度小于0.5度。

目前该触发系统已经成功的被应用到高压电机软起动装置当中，实践证明该触发装置隔离可靠触发对称度高，触发功率较大能够安全稳定的运行于大功率电力电子装置阀组触发当中。

2 结语

电力电子元件的产生推动了电气设备的技术革新，当前已有单只较大功率的元件，但因生产工艺的限制在高电压大电流的电力电子装置中还需要元件的串并联使用，那么选择一种好的触发隔离技术是装置能否可靠运行的关键所在，笔者将自己的一点心得写于此，仅供参考，望斧正。

参考文献：

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