高壓可控硅的觸發線路電位

2021-12-20


在高壓條件下,可控硅串接閥的絕緣問題是十分重要的1個環節,倘若絕緣問題處置不佳,那可能嚴重影響設施運作的安全性與可靠性。

觸發線路的高電位部位和低電位部位間的隔離主要是靠觸發CT和借助CT的10kV絕緣的電流線,想要減低對觸發CT絕緣等級的需求,減少在高壓條件下串接閥主電路對脈沖電路的干擾,與此同時減低對脈沖電路絕緣等級的需求,將變壓器T12次側的地直接接在可控硅串接閥的第4和第5個可控硅間,即串接閥主電路的中點電位,將脈沖電路的電位拉高至1/2高電位,如下圖1中標記為中點電位點的地方。

進而使整個串接閥構造的電位全部提升,如此,絕緣的需求就加至隔離供電變壓器T1的1次側和2次側間,而這邊選擇的變壓器T1的1次側與2次側絕緣水平到達35kV,可以有效的達到10kV電壓等級的需求。

如此設計方案可以大幅度降低串接閥結構設計當中對絕緣的需求,也減低了對觸發線路的絕緣需求。

脈沖信號板的地與變壓器T11次側的中點電位點相接,使脈沖信號板的電位也升高到高電平,進而使脈沖信號板可以在高電壓下穩定運行。

如下圖2所顯示,是理想的觸發脈沖波型。圖2中t1為觸發脈沖的上升時間,t2為脈沖寬度,本設計方案中為了能提升閥組內各可控硅導通的快速性和一致性,需要理想觸發脈沖電流峰值Imax>2A,脈沖寬度t2不小于10μs,觸發脈沖電流升高至2A的時長為1μs左右,即需求脈沖上升沿的di/dt為2A/μs左右。
本設計方案中用到的可控硅串接閥是由8支額定電壓6000V、額定電流1000A的可控硅串接壓接成的,適合用在10kV電壓等級。觸發脈沖電流的生成是借助電容充電儲能后放電,構成尖峰大電流,再借助接在每一個可控硅門極上的脈沖CT轉變為觸發脈沖,來驅動可控硅。

干擾觸發脈沖波型的因素具體有兩個層面:一個是電容放電電路的寄生電感;二是觸發線路電阻、電容的參數配置。這邊為了能減少電容放電電路的寄生電感,放電電路的電阻選用無感電阻,大電流線走線方式選用往返走線,即大電流線借助觸發CT后再按原路從CT外部折回,如此走線的目地是為了能最大限度地減少大電流線所圍的面積,和最大限度地減少電路寄生電感。

觸發線路電阻電容技術參數對觸發脈沖波型的干擾如下所示。各技術參數中對觸發波型干擾比較大的是放電電阻值R1、阻容電路電容C2、儲能脈沖電容器的最高充電電壓Uc。

R1阻值越小,脈沖峰值越高,上升沿越陡;阻容電路電容C2越小,脈沖峰值越小;Uc值越高,脈沖峰值越高,上升沿越陡。

阻容電路的基本原理如下圖1所顯示,當電容C1充電儲能后,MOSFET受控制信號的控制導通,C1借助電阻值R1瞬時放電,阻容電路中的電容C2瞬時短路,將電阻值R2旁路掉,觸發脈沖瞬時上升,過后C1逐漸向C2充電,當C2充電完成,電阻值R2連接放電電路中,這時脈沖上升沿結束,脈沖電流逐漸減少。

表1是實驗中選定線路技術參數與所測得波型技術參數的對照表。須要表明的是,表1中的波型上升時間為10%脈沖峰值電流到90%脈沖峰值電流時間。到達2A時間為電流從0耀2A的時間。

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