高压晶闸管串联阀触发电路的设计

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1、高压晶闸管串联阀触发电路的设计随着柔性交流输电和高压直流输电设备在电力系统中越来越多的应用，使晶闸管在高电压大电流场合下的设计使用受到越来越多的关注。晶闸管串联阀在工作时,为了延长晶闸管的使用寿命，防止由于个别晶闸管未开通或开通不一致而导致工作时部分晶闸管承受过高的电压而击穿，从而导致整个阀组的损坏，要求阀组中的每个品闸管均能快速可靠开通，并且具有良好的开通和关断一致性。这就要求晶闸管串联阀具有良好可靠的触发电路，能同时产生多路高尖峰脉冲，来驱动晶闸管串联阀组中各个晶闸管快速可靠开通。本文研究的

2、内容就是一种在实际项冃屮应用的晶闸管阀组的触发电路设计。1触发电路设计触发脉冲电流的上升沿时间越短、峰值越大，品闸管开通扩散的速度就越快，当所有晶闸管开通时间都大大缩短后，晶闸管之间开通的和对一致性就大大提高，从而降低了串联阀中个别晶闸管长吋间承受过高电压而损坏的几率。1.1触发电路组成与工作原理触发电路结构图如图1所示，主要包括如下几个部分。1）单相隔离供电变压器T1变比为AC220/AC220、一次侧与二次侧间绝缘电压35kV,为脉冲回路提供产生脉冲电流所需的能量。2）充电限流电阻R3限制电

3、容C1的充电电流。3）防反流二极管DO防止电容Cl向变压器T1倒送能量。4）储能脉冲电容器C1储存产生脉冲所需的能量，最高充电电压Uc可达310Vo5）阻容回路部分的R2和C2起调整脉冲波形形状的作用。6）脉冲CT变比20/1,通过脉冲CT形成最终触发脉冲。7）放电电阻R1限制放电电流。8）非线性电阻R4其转折电压为400V,用于保护MOSFET。9）脉冲信号板用来接收控制器通过光纤发来的脉冲光信号，经过光电转换，驱动MOSFET（IRFP460）开通与关断，使电容C1受控制器的控制进行放电。脉

4、冲信号板从变压器T1二次侧取能，通过单相变压器AC220/AC20,经过整流滤波,由7805和7812输出稳定的+5V和+12V电源，为脉冲信号板提供供电电源。10）B0D模块用来保护晶闸管在承受过电压时触发导通，防止晶闸管被高压击穿。触发电路工作原理：隔离变压器T1一次侧接AC220V电源，二次侧通过电阻R3和二极管D0向电容C1充电，当C1上的电压达到峰值AC220V,即310V左右时，二极管反向截止，电容C1上保持310V左右的电压。当控制器发出触发脉冲信号，信号经过光纤传导至脉冲信号板，

5、经光电转换后驱动MOSFET开通，电容C1开始通过电阻R1放电，这样就有瞬间大电流通过8个接在晶闸管门极的CT,通过CT同时产生8路晶闸管触发电流信号。1.2触发电路的电位在高压条件下，晶闸管串联阀的绝缘问题是非常重要的一个环节，如果绝缘问题处理不好，那将会严重影响设备运行的安全性与可靠性。触发电路的高电位部分和低电位部分之间的隔离主要是靠触发CT和穿过CT的10kV绝缘的电流线，为了降低对触发CT绝缘等级的要求，减小在高压条件下串联阀主回路对脉冲回路的影响，同时降低对脉冲回路绝缘等级的要求，将

6、变压器T1二次侧的地直接接在晶闸管串联阀的第4和第5个晶闸管之间，即串联阀主回路的中点电位，将脉冲回路的电位拉高至1/2高电位，如图1中标记为中点电位点的地方。从而使整个串联阀结构的电位全部提高，这样，绝缘的要求就加到隔离供电变压器T1的一次侧和二次侧之间，而这里选用的变压器T1的一次侧与二次侧绝缘水平达到35kV,能够很好的满足10kV电压等级的耍求。这样设计能够大大降低串联阀结构设计当中对绝缘的要求，也降低了对触发电路的绝缘要求。脉冲信号板的地与变压器T1一次侧的中点电位点相连，使脉冲信号板

7、的电位也拉到高电平，从而使脉冲信号板能够在高电压下可靠工作。1.3触发电路参数对脉冲波形的影响如图2所示•是理想的触发脉冲波形。图2中Zi为触发脉冲的上升时间山为脉冲宽度.本设计中为了提岛阀组内乞晶闸竹开通的快連性和•致性•冬求理想触发脉冲电;加值S•脉冲宽度/：不小于10pis,触发脉冲电流上升至2A的时间为I"左右•即要求脉冲上升沿的d汕为2A/jis左右。«ffl2理想仗发脉冲波形本设计中使用的晶闸管串联阀是由8支额定电压6000V、额定电流1000A的晶闸管串联压接成的，适用于10kV

8、电压等级。触发脉冲电流的产牛是利用电容充屯储能后放屯，形成尖峰人电流，再通过接在每个晶闸管门极上的脉冲CT转换为触发脉冲，来驱动晶闸管。影响触发脉冲波形的因素主要有两个方面：一是电容放电回路的寄生电感；二是触发电路电阻、电容的参数配置。这里为了减小电容放电回路的寄生电感，放电回路的电阻采用无感电阻，大电流线走线方式采用往返走线，即大电流线穿过触发CT后再按原路从CT外部折回，这样走线的目的是为了最大限度地减小人电流线所围的面积，以及最人限度地减小冋路寄生电感。触发电路电阻电容参数对触发脉冲波形的