專利名稱：一種遠(yuǎn)距離高壓驅(qū)動(dòng)晶閘管的電路系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高壓晶閘管的驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)，特別是指控制電路遠(yuǎn)離晶閘管時(shí)所需要使用的遠(yuǎn)距離高壓狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
晶閘管可用于大功率整流、逆變以及無(wú)功補(bǔ)償?shù)葓?chǎng)合。在這些應(yīng)用場(chǎng)合中，晶閘管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)往往來(lái)自控制系統(tǒng)，而晶閘管往往和重型設(shè)備放在一起，這就導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)信號(hào)和晶閘管之間有較遠(yuǎn)的距離。因此研究晶閘管的遠(yuǎn)距離驅(qū)動(dòng)電路就有比較現(xiàn)實(shí)的意義。目前需要較遠(yuǎn)距離驅(qū)動(dòng)晶閘管時(shí)，一般采用光纖來(lái)傳輸驅(qū)動(dòng)信號(hào)，中國(guó)專利
200820211639. 4就是米用這種方式,在靠近晶閘管的位置用光電轉(zhuǎn)換電路將驅(qū)動(dòng)信號(hào)還原成電信號(hào)，再通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的驅(qū)動(dòng)脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)晶閘管。這樣做雖然可以實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的驅(qū)動(dòng)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)較高電壓等級(jí)的隔離。但存在如下缺點(diǎn)1、光纖成本較高；
2、需要在晶閘管一側(cè)提供一個(gè)電源供給光電轉(zhuǎn)換和驅(qū)動(dòng)電路。在粉塵濃度高、濕度高、重油污的應(yīng)用場(chǎng)合中，光纖收發(fā)器很容易受到污染而失效；在高壓、超高壓的應(yīng)用場(chǎng)合，從晶閘管安裝現(xiàn)場(chǎng)獲取供電電源則是十分困難的事情。在中國(guó)專利01211654. 8中提出了利用高壓脈沖電纜、互感器驅(qū)動(dòng)晶閘管的方法，這種方法擺脫了對(duì)電源的需求，并且解決了高壓隔離的問(wèn)題，適用于對(duì)晶閘管閥串的驅(qū)動(dòng)，但是無(wú)法應(yīng)用于遠(yuǎn)距離的晶閘管驅(qū)動(dòng)，原因在于較遠(yuǎn)的距離上，傳輸線效應(yīng)不能忽略，因此長(zhǎng)線的分布電感、分布電容就要納入考慮，此時(shí)傳輸線始端發(fā)出的電流脈沖經(jīng)過(guò)長(zhǎng)線后往往會(huì)產(chǎn)生畸變。如果傳輸線的絕緣材料是聚乙烯，對(duì)IMHz的信號(hào)來(lái)說(shuō)，IOOm的距離就是半個(gè)波長(zhǎng)，傳輸線效應(yīng)已經(jīng)非常強(qiáng)烈，而晶閘管的驅(qū)動(dòng)需要一個(gè)前沿非常陡峭的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，這就意味著驅(qū)動(dòng)信號(hào)必然包含很寬的頻譜。如果以IMHz為限，20m以內(nèi)，傳輸線效應(yīng)才可以忽略，那么這種方式最遠(yuǎn)只能驅(qū)動(dòng)20m以外的晶閘管。要解決上述畸變問(wèn)題，可以在傳輸線終端增加整形電路，但需要一個(gè)供電電源，這是比較困難的。另外較長(zhǎng)的傳輸線必然要遭受外部空間的電磁干擾，如何避免電磁干擾可能帶來(lái)的誤觸發(fā)也是需要解決的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容要使晶閘管開(kāi)始導(dǎo)通，必須施加觸發(fā)脈沖，在晶閘管觸發(fā)電路中必須有觸發(fā)電路，觸發(fā)電路性能的好壞直接影響晶閘管電路工作的可靠性，也影響系統(tǒng)的控制精度，正確設(shè)計(jì)觸發(fā)電路時(shí)晶閘管電路應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。因此，本實(shí)用新型的目的是立足于解決遠(yuǎn)距離晶閘管的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，利用電流互感器的特性實(shí)現(xiàn)高壓隔離，并且通過(guò)電纜傳輸過(guò)來(lái)的電流脈沖來(lái)使晶閘管被驅(qū)動(dòng)。本實(shí)用新型的另一目的是解決較長(zhǎng)傳輸線的條件下，如何避免電流脈沖波形的畸變，以及較長(zhǎng)的傳輸線如何抵御外部干擾的問(wèn)題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下[0010]一種遠(yuǎn)距離高壓驅(qū)動(dòng)晶閘管的電路系統(tǒng)，包含一個(gè)脈沖發(fā)生電路、一條傳輸線和至少一個(gè)電流互感器，其特征在于所述脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的電流脈沖并輸出給傳輸線的始端,傳輸線的終端連接電流互感器；所述傳輸線至少在始端或者終端實(shí)現(xiàn)阻抗匹配；所述電流互感器的副邊連接晶閘管的門(mén)極。進(jìn)一步的，在晶閘管門(mén)極和電流互感器的副邊之間，連接著二極管和電阻構(gòu)成的電路，二極管將晶閘管的dv/dt和互感器繞組的分布電感阻斷，使得晶閘管不會(huì)誤動(dòng)作。進(jìn)一步的，所述脈沖發(fā)生電路為全橋電路，通過(guò)控制橋臂的開(kāi)關(guān)能夠輸出上升沿較陡峭的電流脈沖；當(dāng)晶閘管被觸發(fā)后，全橋電路能夠輸出一個(gè)反向的電流脈沖微電流互 感器的磁芯復(fù)位。 進(jìn)一步的，所述脈沖發(fā)生電路的輸出端通過(guò)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)或高頻變壓器手實(shí)現(xiàn)和傳輸線始端的阻抗匹配。進(jìn)一步的，通過(guò)調(diào)整電流互感器原邊和副邊的匝數(shù)比實(shí)現(xiàn)和傳輸線終端的阻抗匹配。進(jìn)一步的，所述電路上設(shè)有指示燈，表明晶閘管當(dāng)前的狀態(tài)；晶閘管未導(dǎo)通時(shí)，則靜態(tài)均壓電路會(huì)流過(guò)幾毫安的電流，整流回路里面的二極管會(huì)發(fā)光；晶閘管導(dǎo)通時(shí)，則靜態(tài)均壓回路不起作用，無(wú)電流流過(guò)，發(fā)光管就滅掉。本實(shí)用新型的有益效果如下I、通過(guò)這種方式可以低成本實(shí)現(xiàn)高壓、超高壓隔離，并且擴(kuò)展了測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍，可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)晶閘管的工作狀態(tài)。2、能夠保證晶閘管不會(huì)發(fā)送誤動(dòng)作。3、通過(guò)光模塊接收主控發(fā)出的晶閘管觸發(fā)信號(hào)。4、能產(chǎn)生晶閘管電流互感器原邊電流觸發(fā)信號(hào)。5、能檢測(cè)晶閘管狀態(tài)信號(hào)。

圖I :本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖。圖2 :脈沖發(fā)生電路的電路圖。圖3 :傳輸線終端實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的電路圖。其中，I-主控系統(tǒng)；2-脈沖發(fā)生電路；3_傳輸線；4-電流互感器。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖I本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖。這里使用全橋式脈沖形成電路用觸發(fā)線纜進(jìn)行傳輸，作為一種傳輸線，觸發(fā)線纜具有很強(qiáng)的抑制干擾的能力，在傳輸線的終端，電纜穿過(guò)電流互感器，電流互感器的副邊繞制一定匝數(shù)的繞組，繞組的輸出端連接二極管的陽(yáng)極，二極管的陰極連接電阻R1，然后將電阻網(wǎng)絡(luò)并連在晶閘管的門(mén)極和陰極上。主控系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流脈沖后經(jīng)過(guò)傳輸線送到遠(yuǎn)端的電流互感器，電流互感器的副邊就感應(yīng)出一定幅度的電流脈沖，這個(gè)電流脈沖經(jīng)過(guò)二極管施加在晶閘管的門(mén)極，如果晶閘管兩端的電壓為正向偏置，則晶閘管導(dǎo)通，否則晶閘管維持截止?fàn)顟B(tài)，如果當(dāng)前沒(méi)有電流脈沖，則晶閘管的門(mén)極被電阻R下拉到地，因此維持阻斷狀態(tài)。電流互感器的原邊相當(dāng)于I匝繞組，因此阻抗極低，但因?yàn)槊}沖形成電路在始端和傳輸線的阻抗形成匹配，因此形成終端短路的傳輸線，盡管傳輸線上形成駐波狀態(tài)，但電流脈沖的各諧波成分均在終端形成短路，而且各諧波成分到達(dá)終端的相位維持不變，波形不會(huì)畸變。參見(jiàn)圖2脈沖發(fā)生電路的電路圖。全橋式的脈沖形成電路，當(dāng)A、C兩個(gè)開(kāi)關(guān)開(kāi)通而B(niǎo)、D兩個(gè)開(kāi)關(guān)截止時(shí)，向外輸出正脈沖，當(dāng)B、D兩個(gè)開(kāi)關(guān)開(kāi)通而A、C兩個(gè)開(kāi)關(guān)截止時(shí)，向外輸出負(fù)脈沖。正脈沖可以用于驅(qū)動(dòng)晶閘管，而負(fù)脈沖可以用于對(duì)磁芯的剩磁進(jìn)行復(fù)位。參見(jiàn)圖3傳輸線終端實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的電路圖?；ジ衅鞯睦@組制作為帶中心抽頭的雙繞組，即每個(gè)繞組都是根據(jù)計(jì)算得出，兩個(gè)繞組按同名段順接起來(lái)當(dāng)穿過(guò)磁環(huán)的脈沖電纜上流過(guò)正向電流，則繞組1、2感應(yīng)出正向電壓，通過(guò)D1、R1向晶閘管門(mén)極注入電流；反之當(dāng)電纜上流過(guò)反向電流，則繞組2、3上感應(yīng)出正向電壓，通過(guò)D2、Rl向晶閘管門(mén)極注入電流。Rl用于限流，當(dāng)脈沖電纜上流過(guò)瞬間極大的電流時(shí)，繞組輸出電流增大，同時(shí)在Rl上引起的壓降增大，導(dǎo)致繞組上的電壓對(duì)時(shí)間的積分值(伏秒積)增加，從而使磁環(huán)飽和，讓繞組電流不再隨脈沖電纜的電流增長(zhǎng)?！ご送?，電路上有指示燈，表明晶閘管當(dāng)前的狀態(tài)。如果晶閘管沒(méi)有導(dǎo)通，則靜態(tài)均壓電路會(huì)流過(guò)幾毫安的電流，整流回路里面的二極管會(huì)發(fā)光。晶閘管導(dǎo)通，則靜態(tài)均壓回路不起作用，無(wú)電流流過(guò)，發(fā)光管就滅掉。
權(quán)利要求1.一種遠(yuǎn)距離高壓驅(qū)動(dòng)晶閘管的電路系統(tǒng)，包含一個(gè)脈沖發(fā)生電路、一條傳輸線和至少一個(gè)電流互感器，其特征在于 所述脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的電流脈沖并輸出給傳輸線的始端，傳輸線的終端連接電流互感器；所述傳輸線至少在始端或者終端實(shí)現(xiàn)阻抗匹配； 所述電流互感器的副邊連接晶閘管的門(mén)極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路系統(tǒng)，其特征在于在晶閘管門(mén)極和電流互感器的副邊之間，連接著二極管和電阻構(gòu)成的電路，二極管將晶閘管的dv/dt和互感器繞組的分布電感阻斷，使得晶閘管不會(huì)誤動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路系統(tǒng)，其特征在于所述脈沖發(fā)生電路為全橋電路，通過(guò)控制橋臂的開(kāi)關(guān)能夠輸出上升沿較陡峭的電流脈沖；當(dāng)晶閘管被觸發(fā)后，全橋電路能夠輸出一個(gè)反向的電流脈沖微電流互感器的磁芯復(fù)位。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路系統(tǒng)，其特征在于 所述脈沖發(fā)生電路的輸出端通過(guò)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)或高頻變壓器手實(shí)現(xiàn)和傳輸線始端的阻 抗匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路系統(tǒng)，其特征在于通過(guò)調(diào)整電流互感器原邊和副邊的匝數(shù)比實(shí)現(xiàn)和傳輸線終端的阻抗匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路系統(tǒng)，其特征在于所述電路上設(shè)有指示燈，表明晶閘管當(dāng)前的狀態(tài)；晶閘管未導(dǎo)通時(shí)，則靜態(tài)均壓電路會(huì)流過(guò)幾毫安的電流，整流回路里面的二極管會(huì)發(fā)光；晶閘管導(dǎo)通時(shí)，則靜態(tài)均壓回路不起作用，無(wú)電流流過(guò)，發(fā)光管就滅掉。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高壓晶閘管的驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)，特別是指控制電路遠(yuǎn)離晶閘管時(shí)所需要使用的遠(yuǎn)距離高壓狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)。本實(shí)用新型包含一個(gè)脈沖發(fā)生電路、一條傳輸線和至少一個(gè)電流互感器，其特征在于所述脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的電流脈沖并輸出給傳輸線的始端，傳輸線的終端連接電流互感器；所述傳輸線至少在始端或者終端實(shí)現(xiàn)阻抗匹配；所述電流互感器的副邊連接晶閘管的門(mén)極。本實(shí)用新型的有益效果如下通過(guò)這種方式可以低成本實(shí)現(xiàn)高壓、超高壓隔離，并且擴(kuò)展了測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍，可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)晶閘管的工作狀態(tài)；能夠保證晶閘管不會(huì)發(fā)送誤動(dòng)作；能檢測(cè)晶閘管狀態(tài)信號(hào)。
文檔編號(hào)H02M1/08GK202721598SQ20122037730
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者馬豐民, 張煉東, 瞿文慧 申請(qǐng)人:北京英博電氣股份有限公司, 廊坊英博電氣有限公司, 北京英博新能源有限公司