[发明专利]一种适用高电压大功率脉冲放电的串联晶闸管驱动器

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种晶闸管驱动器，更具体地，涉及一种用于高压电容器脉冲放电的串联晶闸管驱动器。

背景技术

高压电容器需要使用串联晶闸管作为脉冲放电开关。该应用场合具有电压高、电流变化率大的特点，对串联晶闸管的驱动技术以及相应的保护措施有较高要求。

目前，晶闸管的驱动技术主要分为脉冲变压器驱动和光电转换驱动,保护技术主要采用并联转折二极管的方法。在中国实用新型专利说明书CN201520988165中公开了一种晶闸管脉冲变压器触发模块，这种模块采用脉冲变压器传输晶闸管驱动信号，并通过原副边绕组实现高低电位隔离。在中国实用新型专利说明书CN201320835418中也公开了一种光电转换的晶闸管驱动电路，该电路通过光纤传输晶闸管触发信号并实现高低电位隔离，晶闸管触发能量由高位取能电路获得。在中国实用新型专利说明书CN201210190097中公开了一种在晶闸管两端并联转折二极管的晶闸管过压保护系统，当晶闸管发生过电压时，转折二极管首先导通，将晶闸管阳极电流引入门极使其导通，从而实现晶闸管过电压保护。

在高压电容器脉冲放电应用场合，串联晶闸管驱动需要满足高电压电位隔离和同步触发的要求。当脉冲变压器驱动方法应用于高电压串联晶闸管时，用于驱动的脉冲变压器数量多、体积大，并且脉冲变压器的分布参数对触发信号的同步性产生了不利影响。当光电转换驱动方法应用于高电压串联晶闸管时，光纤传输在一定程度上保证了触发信号的同步性，但是光驱动信号在传输路径上的衰减甚至缺失或者高位能取能电路获得能量不足严重影响了串联晶闸管工作可靠性。在晶闸管过电压保护方面，转折二极管能够承受的电流变化率相对较低，可以满足工频应用要求。但应用于高电流变化率的高压电容脉冲放电场合时，转折二极管的导通速度相对较慢，不能满足晶闸管过电压保护要求。

发明内容

本发明提出一种适用高电压大功率脉冲放电的串联晶闸管驱动器，用于提高串联晶闸管脉冲放电开关的有效性和稳定性，解决现有技术不适用于高电压脉冲放电的技术问题。

本发明提出的一种适用高电压大功率脉冲放电的串联晶闸管驱动器，包括高压电缆、脉冲模块和驱动模块；其中：

所述驱动模块包括多个高磁导率环形磁芯，磁芯数量和外部串联晶闸管数量相同；

所述高压电缆为单芯电缆，其一端接所述脉冲模块的一个输出端，穿过各个磁芯圆孔后，接所述脉冲模块的另一个输出端，构成回路；高频互感器原边由同一条高压电缆组成，实现串联晶闸管的同步触发，并满足各串联晶闸管之间的电压隔离要求；

所述各个磁芯均绕有主驱动绕组，用于和外部晶闸管相连，为其门极提供高上升率的脉冲驱动电流；所述高压电缆、磁芯和主驱动绕组，构成高频互感器；

所述脉冲模块，用于产生高上升率的脉冲电流；

工作时，将串联晶闸管中各晶闸管的门极和阴极分别接所述各主驱动绕组两端；脉冲模块产生高上升率的脉冲电流，通过高压电缆，在主驱动绕组上感应出高上升率的脉冲驱动电流，使与其相连的晶闸管迅速导通。

进一步的，所有的磁芯结构、尺寸和参数相同，以实现串联晶闸管驱动电流的均匀分配。

进一步的，所述高压电缆长度尽可能短，以减小脉冲输出回路长度，提高驱动电流上升率和抗干扰能力。

进一步的，所述驱动模块还包括辅助绕组和开关管电路，所述辅助绕组绕设在磁芯上，辅助线圈一端接开关管电路中开关管的控制极，另一端外接晶闸管阴极，用于驱动开关管的导通；所述开关电路用于向晶闸管提供辅助驱动电流，加速晶闸管的导通。