專利名稱：晶閘管交流高壓開關(guān)的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實用新型涉及一種晶閘管交流高壓開關(guān)。
二背景技術(shù)：
過電流對電力系統(tǒng)有非常大的危害，它會造成電網(wǎng)電壓下降，甚至電網(wǎng)崩潰；而對電力設(shè)備如發(fā)電機、變壓器、電動機等的危害也很嚴重，它會大大降低設(shè)備壽命，甚至燒毀設(shè)備。目前，人們?yōu)榱饲袛噙^電流和實現(xiàn)常規(guī)電網(wǎng)投切，常使用常規(guī)開關(guān)或各種保護開關(guān)；它們大多屬機械開關(guān)，由機械動作臂及觸點構(gòu)成。但是，機械開關(guān)存在著諸多的不足，首先，關(guān)斷所需的時間長，一般均大于20毫秒；其次，關(guān)斷時存在拉弧現(xiàn)象，極易燒蝕觸點，造成開關(guān)的損壞或失效；再次，關(guān)斷時產(chǎn)生很強的電磁干擾和開關(guān)操作過電壓；第四，開關(guān)的機械應力大，動作時有很強的震動與噪聲，因而其使用壽命短、關(guān)斷的可靠性也低，運行的維護成本高。為了解決這一問題，有使用晶閘管而開發(fā)的固態(tài)開關(guān)的，它是在交流回路中反向并聯(lián)連接一對晶閘管，利用晶閘管的過零關(guān)斷特性來實現(xiàn)固態(tài)開關(guān)的關(guān)斷，但這也有關(guān)斷時間較長和可靠性低之不足，需10毫秒的關(guān)斷時間對于電網(wǎng)來說是非常不利的。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種晶閘管交流高壓開關(guān)。
所采用的技術(shù)方案包括交流回路中串接的晶閘管，特別是串接于交流回路中的、由二極管D1、D2、D3、D4構(gòu)成的二極管橋的輸出端間跨接有主晶閘管支路與強迫換流支路，所說的主晶閘管支路的觸發(fā)器與所說的強迫換流支路的觸發(fā)器為聯(lián)動互鎖。作為技術(shù)方案的進一步改進，所述的主晶閘管支路為晶閘管TH1的陽極與二極管D1、D2的負極連接、陰極與二極管D3、D4的正極連接、門極與陰極間連接有觸發(fā)器；所述的強迫換流支路為電容C1、充電器并聯(lián)后與電感L1、晶閘管TH2串接，充電器的負端與二極管D1、D2的負極連接，晶閘管TH2的陰極與二極管D3、D4的正極連接、門極與陰極間連接有觸發(fā)器；所述的充電器為整流橋的輸入端接變壓器TR1、輸出端經(jīng)電感L2、電阻R1接電容C1的兩端，所說的輸出端的兩端跨接有反并二極管D10；所述的二極管橋的輸出端間跨接有反并二極管支路；所述的反并二極管支路為二極管D5的負極與二極管D1、D2的負極連接、正極與二極管D3、D4的正極連接。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，由于串接于交流回路中的、由二極管D1、D2、D3、D4構(gòu)成的二極管橋的輸出端間跨接有主晶閘管支路與強迫換流支路，且主晶閘管支路的觸發(fā)器與強迫換流支路的觸發(fā)器為聯(lián)動互鎖，這種在二極管橋內(nèi)將強迫關(guān)斷與自然過零關(guān)斷相結(jié)合的方案，使得二極管橋外電流可以是雙向的，但橋內(nèi)的晶閘管始終是單向的，實現(xiàn)雙向電流在橋內(nèi)的單向流動，從而在橋內(nèi)用單向晶閘管開關(guān)實現(xiàn)橋外雙向關(guān)斷的功能，大大地縮短了關(guān)斷時間，使其僅為1毫秒左右，并且當強迫關(guān)斷失效時，自然過零關(guān)斷開始起作用，故具有雙重關(guān)斷功能，極大地提高了關(guān)斷的可靠性；又由于充電器為整流橋的輸入端接變壓器TR1、輸出端經(jīng)電感L2、電阻R1接電容C1的兩端，輸出端的兩端跨接有反并二極管D10，其中的電流倒向回路(由電阻R1、電感L2和二極管D10構(gòu)成)在電容電壓反向后，它使電容電壓再次迅速反向，大大提高了電容儲能的利用率，降低了充電器的充電時間和容量，且無須控制，同時又有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉的特點；再由于二極管橋的輸出端間跨接有反并二極管支路，既大大減低了晶閘管TH1強迫關(guān)斷時的反向恢復電流，又為晶閘管TH1在反向恢復過程中提供了較低的反向電壓(大約幾伏)，并保證反向電壓的維持時間大于晶閘管TH1的關(guān)斷時間，確保晶閘管TH1的可靠關(guān)斷，同時也減少了開關(guān)關(guān)斷時產(chǎn)生的電磁干擾及開關(guān)操作過電壓的可能性；第四，整個開關(guān)還具有無觸點、噪聲低、控制簡單，電路拓撲簡單、可靠性高，免維護等特點；第五，這種開關(guān)同樣可適用于雙向直流脈動系統(tǒng)中。
四

圖1是本實用新型的一種基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中充電器的一種基本電原理圖。
五具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選方式作進一步詳細的描述。
對于3KV的電力系統(tǒng)，若電流最大為1000A，則本實用新型的一個具體實施例可參見圖1、圖2，由二極管D1、D2、D3、D4(其型號為ZP6KV/2KA)連接成的二極管橋1串聯(lián)連接于交流回路中，在該二極管橋1的輸出端間跨接有反并二極管支路2、主晶閘管支路3和強迫換流支路4，其中主晶閘管支路3的觸發(fā)器31與強迫換流支路4的觸發(fā)器41為聯(lián)動互鎖。反并二極管支路2由二極管D5構(gòu)成。主晶閘管支路3由晶閘管TH1(其型號為KP6KV/2KA)、觸發(fā)器31構(gòu)成。強迫換流支路4由充電器42、電容C1并聯(lián)后與電感L1、晶閘管TH2(其型號為KP6KV/2KA)串接，及觸發(fā)器41構(gòu)成；其中，充電器42為由二極管D6-D9組成的整流橋421的輸入端接變壓器TR1、輸出端經(jīng)電感L2、電阻R1接電容C1的兩端，輸出端的兩端跨接有反并二極管D10。
使用時，強迫換流支路4中的充電器42給換流電容C1充電；晶閘管TH1的觸發(fā)器31送出脈沖，觸發(fā)導通晶閘管TH1與令觸發(fā)器41閉鎖，本實用新型處于導通狀態(tài)。當交流回路發(fā)生過電流時，或接到要求本實用新型關(guān)斷的信號時，晶閘管TH2的觸發(fā)器41產(chǎn)生脈沖，觸發(fā)導通晶閘管TH2以及同時使觸發(fā)器31閉鎖，令其禁止送出觸發(fā)信號；此時換流電容C1上儲存的能量通過電感L1、晶閘管TH2、TH1泄放，迫使晶閘管TH1上的電流迅速下降，直至過零，進入晶閘管TH1的反向恢復階段；這時反并二極管D5開始導通，從而在晶閘管TH1的兩端施加了一個大約1伏左右的反向電壓，而在晶閘管TH1上的反向恢復電流則很小；隨著電容C1、電感L1、二極管D5組成的震蕩回路中電流的進一步下降，當電流小于交流回路電流IL時，二極管D5關(guān)斷，IL僅流過強迫換流支路4，由于強迫換流支路4是容性支路，且其的固有震蕩頻率遠高于工頻，回路電流的下降過程被大大加快，隨著電流的下降過零，晶閘管TH2也被關(guān)斷，從而交流回路電流IL被關(guān)斷，實現(xiàn)了本實用新型的強迫關(guān)斷功能。即使強迫關(guān)斷失敗，交流回路電流IL也會以50HZ的頻率下降過零，由于晶閘管TH1的觸發(fā)信號被封閉，所以交流回路電流IL被過零關(guān)斷。
權(quán)利要求1.一種晶閘管交流高壓開關(guān)，包括交流回路中串接的晶閘管，其特征在于串接于交流回路中的、由二極管D1、D2、D3、D4構(gòu)成的二極管橋(1)的輸出端間跨接有主晶閘管支路(3)與強迫換流支路(4)，所說的主晶閘管支路(3)的觸發(fā)器(31)與所說的強追換流支路(4)的觸發(fā)器(41)為聯(lián)動互鎖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征是主晶閘管支路(1)為晶閘管TH1的陽極與二極管D1、D2的負極連接、陰極與二極管D3、D4的正極連接、門極與陰極連接觸發(fā)器(31)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征是強迫換流支路(4)為電容C1、充電器(42)并聯(lián)后與電感L1、晶閘管TH2串接，充電器(42)的負端與二極管D1、D2的負極連接，晶閘管TH2的陰極與二極管D3、D4的正極連接、門極與陰極連接觸發(fā)器(41)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)，其特征是充電器(42)為整流橋(421)的輸入端接變壓器TR1、輸出端經(jīng)電感L2、電阻R1接電容C1的兩端，所說的輸出端的兩端跨接有反并二極管D10。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征是二極管橋(1)的輸出端間跨接有反并二極管支路(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)，其特征是反并二極管支路(2)為二極管D5的負極與二極管D1、D2的負極連接、正極與二極管D3、D4的正極連接。
專利摘要本實用新型公開了一種晶閘管交流高壓開關(guān)。它包括交流回路中串接的晶閘管,特別是串接于交流回路中的、由二極管D1、D2、D3、D4構(gòu)成的二極管橋(1)的輸出端間跨接有主晶閘管支路(3)與強迫換流支路(4)以及反并二極管支路(2),所說的主晶閘管支路(3)的觸發(fā)器(31)與所說的強迫換流支路(4)的觸發(fā)器(41)為聯(lián)動互鎖;所述的強迫換流支路(4)為電容C1、充電器(42)并聯(lián)后與電感L1、晶閘管TH2串接,所述的充電器(42)為整流橋(421)的輸入端接變壓器TR1、輸出端經(jīng)電感L2、電阻R1接電容C1的兩端,所說的輸出端的兩端跨接有反并二極管D10。它可廣泛地用作常規(guī)電網(wǎng)投切用開關(guān)和過電流保護用開關(guān)。
文檔編號H03K17/72GK2490756SQ01245408
公開日2002年5月8日 申請日期2001年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月14日
發(fā)明者劉正之, 溫家良 申請人:中國科學院等離子體物理研究所