CN102035523B - 高压大电流电子开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压大电流电子开关,包括晶闸管电路、驱动隔离电路和驱动电路,其中,所述晶闸管电路由多组晶闸管T串并联而成,所述驱动隔离电路采用与串联晶闸管T数量相同的隔离变压器,所述隔离变压器的磁芯采用环形磁芯,所有隔离变压器原边为同一根耐压为10000V以上的高压导线A,所述高压导线A连续穿过所有磁芯内圈一次,所述隔离变压器副边为多根同时绕环形磁芯的导线a1~a6,每根副边驱动一个晶闸管T。本发明提供的高压大电流电子开关,能够快速稳定地提高使用电子器件的电压与电流容量,且驱动简单,成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子开关,尤其涉及一种高压大电流电子开关,属于大容量电力电子器件领域。
背景技术
由于单个电力电子器件能承受的正、反向电压是一定的,能通过的电流大小也是一定的。因此由单个电力电子器件组成的电子开关容量也受到限制,不能用于在较高电压与较大电流的场合。因此有必要对现有电子开关进行改进,提高器件的电压、电流容量,使之用在电压高达9000Vmax,瞬间电流1500A max(50us)的开关电路中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高压大电流电子开关,能够快速稳定地提高使用电子器件的电压与电流容量,且驱动简单,成本低廉。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种高压大电流电子开关,包括晶闸管电路、驱动隔离电路和驱动电路,其中,所述晶闸管电路由多组晶闸管T串并联而成,所述驱动隔离电路采用与串联晶闸管T数量相同的隔离变压器,所述隔离变压器的磁芯采用环形磁芯,所有隔离变压器原边为同一根耐压为10000V以上的高压导线A,所述高压导线A连续穿过所有磁芯内圈一次,所述隔离变压器副边为多根同时绕环形磁芯的导线a1~a6,每根副边驱动一个晶闸管T。
上述的高压大电流电子开关,其中,所述晶闸管T的驱动电流为上升时间tr低于1μs的强触发脉冲。
上述的高压大电流电子开关,其中,所述晶闸管电路由6组晶闸管并联而成,每组晶闸管由12个晶闸管T串联而成,每个晶闸管T的两端并联有电阻R1以及由电容C1和电阻R2构成的动态稳压电路。
本发明对比现有技术有如下的有益效果:本发明提供的高压大电流电子开关,通过采用晶闸管串、并联的方法提高器件电压、电流容量,所有隔离变压器原边共用一根高压导线A实现高压隔离,从而使所有串并联的晶闸管实现同时开通,以提高使用电子器件的电压与电流容量。
附图说明
图1为本发明高压大电流电子的开关晶闸管串并联电路图;
图2为本发明高压大电流电子的驱动隔离电路电路图;
图3为用于本发明高压大电流电子的强触发脉冲示意图;
图4为本发明高压大电流电子的隔离变压器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明高压大电流电子的开关晶闸管串并联电路图;图2为本发明高压大电流电子的驱动隔离电路电路图。
请参见图1和图2,本发明提供的高压大电流电子开关包括晶闸管电路、驱动隔离电路和驱动电路,其中,所述晶闸管电路由多组晶闸管T串并联而成,所述驱动隔离电路采用与串联晶闸管T数量相同的隔离变压器,所述隔离变压器的磁芯采用环形磁芯,所有隔离变压器原边为同一根耐压为10000V以上的高压导线A,所述高压导线A连续穿过所有磁芯内圈一次,所述隔离变压器副边为多根同时绕环形磁芯的导线a1~a6,每根副边驱动一个晶闸管T。
本发明提供的高压大电流电子开关:放电采用晶闸管串、并联的方法提高器件电压、电流容量,并通过耐压10000V的隔离电路使驱动与高压电路隔离,使所有串并联的晶闸管实现同时开通,以提高使用电子器件的电压与电流容量,从而具有开关速度快、驱动电路简单、成本低廉、稳定性能好及具有高低压隔离等特点。
本发明提供的高压大电流电子开关包括三部分:晶闸管串并联电路、驱动隔离电路、驱动电路。下面进一步详细介绍上述三部分电路的构成。
1)晶闸管串并联电路
请参见图1,晶闸管串并联电路采用同型号的晶闸管T,单个晶闸管电压电流较小,采用多组串联与多组并联的形式,使之总电压高达9000Vmax,瞬间电流1500A max(50us)。
为避免串联时,易使晶闸管承受电压不均过高时击穿因此采用采用稳态(电阻R1串联)和动态(电阻R2+电容C1串联)两种均压措施。
2)驱动隔离电路
请参见图2,由于晶闸管的开通过程受其门极触发脉冲影响,为保证串并联器件同时开通因此采用同步的前沿极陡的强度足够的强触发脉冲。为保证触发电流幅值IGM=4-10IGT(IGT为晶闸管驱动电流)触发电流上升时间tr低于1μs,如图3所示。
为加快驱动电流上升时间,尽量减少变压器初级电感。驱动隔离电路采用与串联数量相同的隔离变压器及12个,其磁芯采用环形磁芯。如图4所示,所有的隔离变压器原边为同一根耐压为10000V以上的高压导线A连续穿过所有12个磁芯内圈一次,因此原边匝数为最小1,此时选用的导线最短使之电感量最小,因此能实现变压器原副边耐压10000V,电流变化率di/dt最大。隔离变压器副边为一般的导线,多根导线a1~a6同时绕环形磁芯设计,可以满足驱动宽度达到50us,并可以使每根副边驱动一个晶闸管。由于串联的隔离变压器所有的原边为同根导线,副边导线绕制在同个磁芯作为并联的晶闸管驱动,因此可以使串并联的晶闸管同时触发,满足大容量开关的需要。
3)驱动电路
驱动电路包括驱动脉冲整形电路、过压过热保护电路;驱动脉冲整形电路将输入的脉冲宽度不等的脉冲信号整形为宽度50us的脉冲信号;过压过热保护电路当电子开关在电压超过10000V时或晶闸管温度超过75度时,电子开关将停止工作,可以保护电子开关的电力电子器件,这些都可以采用现有的电路,在此不再一一详述。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然其并非用以限定本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的修改和完善,因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (2)
1.一种高压大电流电子开关,包括晶闸管电路、驱动隔离电路和驱动电路,其特征在于,所述晶闸管电路由多组晶闸管T串并联而成,所述驱动隔离电路采用与串联晶闸管T数量相同的隔离变压器,所述隔离变压器的磁芯采用环形磁芯,所有隔离变压器原边为同一根耐压为10000V以上的高压导线A,所述高压导线A连续穿过所有磁芯内圈一次,所述隔离变压器副边为多根同时绕环形磁芯的导线a1~a6,每根副边驱动一个晶闸管T,所述晶闸管电路由6组晶闸管并联而成,每组晶闸管由12个晶闸管T串联而成,每个晶闸管T的两端并联有电阻R1以及由电容C1和电阻R2构成的动态稳压电路。
2.如权利要求1所述的高压大电流电子开关,其特征在于,所述晶闸管T的驱动电流为上升时间tr低于1μs的强触发脉冲。
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