專利名稱：諧振用高功率脈沖晶閘管閥的電路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力電子器件的電路領(lǐng)域，特別涉及到一種諧振 用高功率脈沖晶閘管閥的電路結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
以大功率電力電子元器件為基礎(chǔ)的高壓串聯(lián)閥，或稱之為晶閘管閥，以及其附屬電路，是靈活交流輸電(簡(jiǎn)稱FACTS)的和高壓直流輸電(簡(jiǎn)稱 HVDC)的核心部件，由于晶閘管是在硅整流元件基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一 種新型半導(dǎo)體器件，其外形分有螺旋形，平板形兩種，它們都有3 個(gè)極，比硅整流元件多了一個(gè)電極一門極。不管外形怎樣，決定它 強(qiáng)弱的是管芯，它是由P型硅和N型硅排列成的P,N^2N2四層結(jié) 構(gòu)，有3個(gè)PN結(jié)J!、 J2、 J3，分別從J,結(jié)的P!區(qū)引出陽(yáng)極，從J2 結(jié)的P2區(qū)引出控制極，從J3結(jié)的N2區(qū)引出陰極。由于其自身的脆弱性，運(yùn)行可靠性還比較低，這極大地限制了 FACTS和HVDC的發(fā) 展，因此從電路結(jié)構(gòu)的角度提高高壓串聯(lián)閥的運(yùn)行可靠性及其在各 種電力系統(tǒng)狀態(tài)下的生存能力，已成為一個(gè)關(guān)系到FACTS和HVDC 能否在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。過(guò)電流試驗(yàn)裝置就是用來(lái)對(duì)FACTS和HVDC設(shè)備的高壓晶閘 閥的過(guò)電流或者故障電流進(jìn)行試驗(yàn)的裝置，它能夠檢驗(yàn)閥耐受故障 電流、電壓及其相關(guān)熱效應(yīng)能力。該裝置中采用了高功率脈沖晶閘 管閥特殊的電路結(jié)構(gòu)，使得這種過(guò)電流試驗(yàn)裝置與傳統(tǒng)的試驗(yàn)裝置 有很多的不同，以往的試驗(yàn)電路難以使高壓串聯(lián)閥的運(yùn)行得到可靠 性的保障，難以承受高壓及幾十千安以上脈沖大電流的沖擊?，F(xiàn)有的高壓閥常常用于直流輸電和柔性交流輸電領(lǐng)域，但僅能 承受穩(wěn)態(tài)電流，閉鎖時(shí)保持高阻抗，并承受電壓。而要滿足閉鎖不 承擔(dān)電壓，脈沖大電流等工作條件的高壓晶閘管閥，在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn) 均未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)己有技術(shù)中高功率脈 沖晶閘管的電路結(jié)構(gòu)，很難使晶閘管滿足各種開(kāi)關(guān)電磁暫態(tài)強(qiáng)度的 要求，難以耐受高的故障電流、電壓及相關(guān)熱效應(yīng)能力，為了克服 這些不足之處，就需要重新設(shè)計(jì)晶閘管閥的電路結(jié)構(gòu)，以提高晶閘 管閥的耐受能力。本實(shí)用新型的目的，在于提供一種諧振用高功率 脈沖晶閘管閥電路結(jié)構(gòu)，該目的是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一 種諧振用高功率脈沖晶閘管闊電路結(jié)構(gòu)，包含晶閘管閥過(guò)電流試驗(yàn) 基本電路，其特征在于，在所述過(guò)電流試驗(yàn)基本電路中增加了觸發(fā) 電路，該觸發(fā)電路是在晶閘管閥閉鎖時(shí)產(chǎn)生連續(xù)的觸發(fā)脈沖加到各個(gè)晶閘管的門極；增加了RC阻尼回路；電路中采用的高功率脈沖 晶閘管閥，是由兩個(gè)閥段串聯(lián)組成，每個(gè)閥段為12個(gè)或16個(gè)晶閘 管極串聯(lián)而成。諧振用高功率脈沖晶閘管閥的電路結(jié)構(gòu)中之所以采用特殊的觸 發(fā)控制和觸發(fā)電路，是利用在閥閉鎖時(shí)產(chǎn)生連續(xù)的觸發(fā)脈沖加到各個(gè) 晶閘管的門極，促使晶閘管內(nèi)部載流子濃度重新分配，并在一定程度 上激發(fā)了兩個(gè)等效PNP晶體管的正反饋過(guò)程，從而大大削弱了晶閘 管J2結(jié)的勢(shì)壘電壓，因此晶閘管雖然沒(méi)有電流卻可以保持端電壓很 低。所述RC阻尼回路，是指增加了一個(gè)吸收過(guò)沖電壓的保護(hù)裝置 Va。增加特殊設(shè)計(jì)的RC阻尼回路，是為了滿足高電流變化率開(kāi)通和 高關(guān)斷電壓過(guò)沖的要求。特別增加的保護(hù)裝置Va，是用來(lái)吸收諧振 可能帶來(lái)的過(guò)沖電壓。所述諧振用高功率脈沖晶閘管閥的機(jī)械結(jié)構(gòu)，是由兩個(gè)閥段串聯(lián) 組成，這是根據(jù)晶閘管閥的電壓電流強(qiáng)度要求，選取合適的晶閘管元 件，然后根據(jù)晶閘管的動(dòng)靜態(tài)特性并考慮雜散參數(shù)，優(yōu)化配置晶閘管 閥的阻尼吸收電路和直流均壓電路，使晶閘管閥滿足各種開(kāi)關(guān)電磁暫 態(tài)強(qiáng)度的要求，同時(shí)使晶閘管級(jí)上的電壓分配比較均勻。本實(shí)用新型的有益效果是，該電路結(jié)構(gòu)由于采用了特殊觸發(fā)控制 方式及特殊RC阻尼回路，實(shí)現(xiàn)了晶閘管閥的電壓控制功能，高電壓 下晶閘管級(jí)上的電位分布均勻；使其不僅隔離和控制高電壓，而且還 有能通過(guò)最高達(dá)45kA的脈沖大電流，并有靈活的多工作模式。在以前的工程應(yīng)用中根本沒(méi)有如此功能的高壓晶閘管閥。該高功率脈沖晶閘管閥閥端間的工作電壓最高110kV;電流45kA，頻率150Hz 350Hz，諧振電流可以在任意過(guò)零點(diǎn)關(guān)斷，之后 可以根據(jù)要求選擇承受電壓模式或者不承受電壓模式；具有靈活的多工作模式。

圖]a為已有晶閘管中的螺旋形外形結(jié)構(gòu)圖；圖lb為己有晶閘管中的平板形外形結(jié)構(gòu)圖；圖lc為晶閘管各電極連接符號(hào)圖圖1d為晶閘管內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為由兩個(gè)閥段組成的脈沖晶閘管串聯(lián)機(jī)械結(jié)構(gòu)；圖3a為晶閘管閥過(guò)流試驗(yàn)裝置原理圖； 圖3b為加入保護(hù)裝置Va的RC阻尼電路。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)Dla、圖lb，表示已有技術(shù)中的晶閘管外形結(jié)構(gòu)，圖中1 代表晶閘管，有兩種外形，分別是螺旋線形1及平板形1'兩種外形 結(jié)構(gòu)，參照?qǐng)Dlc，表示晶閘管各電極連接符號(hào)圖，用K表示晶閘管 陰極，A表示陽(yáng)極，G表示控制柵極，參照?qǐng)Dld，表示在晶閘管內(nèi) 部結(jié)構(gòu)圖中各分層關(guān)系，從最底部的陽(yáng)極到最頂部的陰極之間，共有 P,、 N" P2、 N2四層結(jié)構(gòu)，有3個(gè)PN結(jié)J" J2、 J3所構(gòu)成。參照?qǐng)D2， 表示由兩個(gè)閥段串聯(lián)的高功率脈沖晶閘管閥2的機(jī)械結(jié)構(gòu)，這種閥的 連接結(jié)構(gòu)能使晶閘管承受較高脈沖功率。參照?qǐng)D3a，表示晶閘管閥 過(guò)流試驗(yàn)裝置.的原理圖，圖中表示出觸發(fā)電路3.1及RC阻尼電路 3.2，參照?qǐng)D3b，該圖表示所加入保護(hù)裝置Va后的RC阻尼電路3.2， 在該電路中，Va的引入，增加了吸收過(guò)沖電壓的功能。
權(quán)利要求1.一種諧振用高功率脈沖晶閘管閥電路結(jié)構(gòu)，包含晶閘管閥過(guò)電流試驗(yàn)基本電路，其特征在于，在所述過(guò)電流試驗(yàn)基本電路中增加了觸發(fā)電路，該觸發(fā)電路是在晶閘管閥閉鎖時(shí)產(chǎn)生連續(xù)的觸發(fā)脈沖，加到各個(gè)晶閘管的門極；增加了特定的RC阻尼回路；所述高功率脈沖晶閘管閥，是由兩個(gè)閥段串聯(lián)組成，每個(gè)閥段為12個(gè)或16個(gè)晶閘管極串聯(lián)而成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述諧振用高功率脈沖晶閘管閥電路結(jié)構(gòu)， 其特征在于，所述RC阻尼回路中，增加了一個(gè)吸收過(guò)沖電壓的保護(hù) 裝置Va。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述諧振用高功率脈沖晶閘管閥電路結(jié)構(gòu)， 其特征在于，所述諧振用高功率脈沖晶閘管閥的機(jī)械結(jié)構(gòu)，是由兩個(gè) 閥段串聯(lián)組成。
專利摘要一種諧振用高功率脈沖晶閘管閥電路結(jié)構(gòu)，屬于電力電子器件領(lǐng)域，包含晶閘管閥過(guò)電流試驗(yàn)基本電路，其特征在于，在所述過(guò)電流試驗(yàn)基本電路中增加了觸發(fā)電路，該觸發(fā)電路是在晶閘管閥閉鎖時(shí)產(chǎn)生連續(xù)的觸發(fā)脈沖，加到各個(gè)晶閘管的門極；增加了RC阻尼回路；所述高功率脈沖晶閘管閥，是由兩個(gè)閥段串聯(lián)組成，每個(gè)閥段為12個(gè)或16個(gè)晶閘管極串聯(lián)而成。該電路結(jié)構(gòu)由于采用了特殊觸發(fā)控制方式及RC阻尼回路，實(shí)現(xiàn)了晶閘管閥的電壓控制功能，高電壓下晶閘管級(jí)上的電位分布均勻；使其不僅隔離和控制高電壓，而且還有能通過(guò)最高達(dá)45kA的脈沖大電流，并具有靈活的多工作模式。
文檔編號(hào)G01R31/00GK201126461SQ20072017020
公開(kāi)日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月15日
發(fā)明者查鯤鵬, 湯廣福, 溫家良, 艷 潘, 謝敏華, 賀之淵, 鄧占峰, 晰 雷 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院