本發(fā)明屬于電子開關(guān)領(lǐng)域，尤其是一種基于可關(guān)斷器件的大功率電子開關(guān)裝置。

技術(shù)背景

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，脈沖功率技術(shù)和脈沖電流試驗技術(shù)對大功率電子開關(guān)提出了越來越高的要求，如要求可靠性高、寬的工作范圍、較小的開關(guān)時延與抖動、使用壽命長、脈沖關(guān)斷可控等。

傳統(tǒng)的機械開關(guān)由于控制響應(yīng)速度慢、觸發(fā)抖動大、在大電流下觸頭容易燒損、可靠性和安全性差，因此很難作為大功率放電開關(guān)使用。晶閘管是一種能通過控制觸發(fā)導(dǎo)通的電子開關(guān)，具有響應(yīng)速度快、損耗小、可靠性高等優(yōu)點，是不能實現(xiàn)電流關(guān)斷控制。而IGBT、IGCT、GTO等器件不僅具有晶閘管的特性，而且可以實現(xiàn)電流關(guān)斷可控。因此，高精度脈寬控制要求的大功率電子開關(guān)可以采用可關(guān)斷元件串并聯(lián)來實現(xiàn)，使它能夠承受高電壓和大電流，使導(dǎo)通和關(guān)斷實時可控。

然而IGBT、IGCT、GTO等器件的應(yīng)用離不開機械安裝、傳熱、固體及流體應(yīng)力分析、高壓絕緣配合等多方面的技術(shù)，如何達到一種高效安全穩(wěn)定的控制，成為本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

如上述

背景技術(shù)：
中描述的問題，本發(fā)明采用可關(guān)斷器件IGBT、IGCT、GTO等作為電子開關(guān)元件，涉及半導(dǎo)體器件的安裝、傳熱、固體及流體應(yīng)力分析、高壓絕緣配合等多方面的技術(shù)。特別是電子開關(guān)的機械安裝構(gòu)造至關(guān)重要，采用合理的機械安裝構(gòu)造，才能為電子開關(guān)的安全運行和方便維護提供有力保障。

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、電氣性能好、免維護的基于IGBT、IGCT、GTO等可關(guān)斷器件的大功率電子開關(guān)。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種基于可關(guān)斷器件的大功率電子開關(guān)，其特征是，包括方型螺母、壓板、電阻彎管、靜態(tài)均壓電阻、低感母線板、可關(guān)斷器件、散熱塊、塑料螺桿、吸收電容、光纖、支持絕緣子、動態(tài)吸收電阻和拉板；螺母、壓板、塑料螺桿和拉板構(gòu)成了外部框架，用于固定整個電子開關(guān)裝置；壓板上設(shè)有低感母線板，低感母線板上設(shè)有電阻彎管；上下兩片靜態(tài)均壓電阻中間夾著一塊動態(tài)吸收電阻，電阻彎管固定在相鄰的兩塊低感母線板之間；動態(tài)吸收電阻與其左右側(cè)低感母線板之間都夾著散熱塊，左側(cè)散熱塊與動態(tài)吸收電阻中間設(shè)有可關(guān)斷器件，可關(guān)斷器件的下端與光纖連接；支持絕緣子固定在靠近右側(cè)的低感母線板上，固定了吸收電阻，也使吸收電阻后側(cè)的吸收電容接地。

進一步，上述電子開關(guān)采用多個可關(guān)斷器件構(gòu)成多級串聯(lián)模塊化結(jié)構(gòu)。

進一步，所述可關(guān)斷器件選用IGBT或IGCT或GTO構(gòu)成串聯(lián)單元。

進一步，所述每個可關(guān)斷器件均設(shè)有靜態(tài)均壓電阻單元、動態(tài)均壓RC吸收回路單元和開關(guān)壓裝組件。

進一步，所述可關(guān)斷器件采用扁平壓裝式IGBT元件或扁平壓裝式IGCT或扁平壓裝式GTO。

進一步，所述塑料螺桿采用纖維加強塑料。

本發(fā)明的電子開關(guān)通過光纖與控制系統(tǒng)相連，當(dāng)需要導(dǎo)通開關(guān)時，由控制系統(tǒng)發(fā)出觸發(fā)信號經(jīng)光纖同時觸發(fā)電子開關(guān)所有元件；當(dāng)需要關(guān)斷開關(guān)時，由控制系統(tǒng)發(fā)出觸發(fā)信號經(jīng)光纖同時關(guān)斷電子開關(guān)所有元件。

本發(fā)明的主要優(yōu)點：

(1)采用了扁平壓裝式IGBT、IGCT和GTO等大功率可關(guān)斷器件直接串聯(lián)技術(shù)，通過光纖控制大功率器件的開通與關(guān)斷，實現(xiàn)高低壓隔離和同步觸發(fā)；該開關(guān)不僅可以實現(xiàn)對電源的開通控制，而且可以實現(xiàn)對電源的關(guān)斷控制，從而實現(xiàn)理想的脈沖電源輸出。

(2)采用低感母線板設(shè)計；低感母線板的四邊分別單獨安裝靜態(tài)均壓電阻單元、阻尼電阻單元、吸收電容單元，設(shè)計出最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)配置，實現(xiàn)了整個裝置的模塊化結(jié)構(gòu)并滿足高壓電氣絕緣距離，而且，避免了以往復(fù)雜的電纜連接和電磁干擾。

(3)采用纖維加強塑料替代金屬螺栓緊固件技術(shù)，取消了以往技術(shù)中采用的高壓絕緣套杯，避免了高壓套杯在使用中容易出現(xiàn)擊穿的現(xiàn)象，同時優(yōu)化了元件壓裝技術(shù)和工藝效果。

(4)模塊化設(shè)計；用同樣的零件可以裝配出不同電壓等級的開關(guān)，減少零件種類。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于可關(guān)斷器件的大功率電子開關(guān)裝置電路圖；

圖2是本發(fā)明基于可關(guān)斷器件的大功率電子開關(guān)裝置正視圖；

圖3是本發(fā)明基于可關(guān)斷器件的大功率電子開關(guān)裝置后視圖；

圖4是本發(fā)明基于可關(guān)斷器件的大功率電子開關(guān)裝置俯視圖；

圖中：1為方型螺母；2為壓板；3為電阻彎管；4為靜態(tài)均壓電阻；5為低感母線板；6為可關(guān)斷器件；7為散熱塊；8為塑料螺桿；9為吸收電容；10為光纖；11為支持絕緣子；12為動態(tài)吸收電阻；13為拉板。

具體實施方式

附圖1至附圖4給出了本發(fā)明的一種具體實施方案，現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。

從附圖可以看出，該發(fā)明主要包括：可關(guān)斷電力電子器件單元、靜態(tài)均壓電阻單元、動態(tài)均壓RC回路單元和開關(guān)壓裝組件單元；

可關(guān)斷電力電子器件單元由可關(guān)斷器件6、散熱塊7和光纖10組成，散熱塊7左側(cè)緊靠低感母線板，右側(cè)與扁平壓裝式IGBT元件6相鄰，可關(guān)斷器件6的下方與光纖10相連接；散熱塊7既可有效的增強元件的導(dǎo)電接觸面積，亦可提供模塊化結(jié)構(gòu)需要的足夠散熱空間；光纖10一端壓裝到可關(guān)斷元件6內(nèi)，另一端ST頭接入脈沖分配系統(tǒng)即控制系統(tǒng)；

所述可關(guān)斷器件6采用扁平壓裝式IGBT元件或扁平壓裝式IGCT或扁平壓裝式GTO；

靜態(tài)均壓電阻單元包括靜態(tài)均壓電阻4和電阻彎管3，電阻彎管3將靜態(tài)均壓電阻4固定在相鄰的兩塊低感母線板之間，從而優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，避免了以往結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用二次電纜實現(xiàn)靜態(tài)均壓電阻單元并聯(lián)到單個可關(guān)斷器件單元的正負極；

動態(tài)均壓RC回路單元包括電阻彎管3、吸收電容9、支持絕緣子11和動態(tài)吸收電阻12組成，上下兩根電阻彎管3及固定在右側(cè)低感母線板5上的支持絕緣子11將動態(tài)吸收電阻12及吸收電容9固定在兩塊低感母線板5之間，吸收電容9設(shè)在動態(tài)吸收電阻12的后方；支持絕緣子11的作用是使吸收電容9接地和固定動態(tài)吸收電阻12；動態(tài)均壓RC回路單元采用二次高壓電纜串聯(lián)連接，吸收電容9和動態(tài)吸收電阻12的另一個接線端均采用二次高壓電纜分別連接到相鄰的上下低感母線板5上，即實現(xiàn)并聯(lián)到單個可關(guān)斷電力電子器件單元的正負極。

開關(guān)壓裝組件單元主要包括方形螺母1、壓板2、塑料螺桿8和拉板13，塑料螺桿8一段穿過壓板2，塑料螺桿8另一端穿過拉板13，塑料螺桿8穿過壓板2和拉板13通過方形螺母1螺旋固定，這四個部件將整個電子開關(guān)裝置的外形固定成一個盒裝的長方體，塑料螺桿8相當(dāng)于長方體的長，壓板2相當(dāng)于長方體的高，拉板即為長方體的寬；每兩個低感母線板5之間都是一個獨立的電子開關(guān)器件模塊，通過一個公共的低感母線板5串聯(lián)成一個多級串聯(lián)模塊；采用方形螺母1、壓板2和塑料螺桿8實現(xiàn)對可關(guān)斷電力電子器件單元、靜態(tài)均壓電阻單元、動態(tài)均壓RC回路單元的模塊化元件壓裝，拉板13是吊裝和供安裝使用。