CN1901311A - 基于晶闸管的大功率失超保护开关 - Google Patents

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CN1901311A CN 200610041083 CN200610041083A CN1901311A CN 1901311 A CN1901311 A CN 1901311A CN 200610041083 CN200610041083 CN 200610041083 CN 200610041083 A CN200610041083 A CN 200610041083A CN 1901311 A CN1901311 A CN 1901311A
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傅鹏
李定
汤伦军
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Abstract

本发明公开了一种基于晶闸管的大功率失超保护开关，由二极管D1、晶闸管TH1，二极管D2、晶闸管TH2分别并联后再串联，其串联电路两端为输入、输出端，晶闸管TH1两端并联有可变电阻RV1、SNUBBER，二极管D2两端并联有并联有可变电阻RV2、SNUBBER；电路的输出端与输出端之间并联有R1、L1串联支路和晶闸管TH5、R2、L2串联支路、晶闸管TH3、晶闸管TH4串联支路，晶闸管TH3两端并联有电阻RV3，晶闸管TH4两端并联有电阻RV4，D1、D2之间的节点和晶闸管TH3、晶闸管TH4之间的节点之间串联有电感L和电容C支路。本发明选用晶闸管来作为大功率开关装置的元件，利用电容器放电回路电流来抵消晶闸管回路电流，实现晶闸管的电流过零关断，该开关动作迅速(几个毫秒内完成15kA电流的分断)、无弧、无噪声、分断可靠、寿命长，是超导线圈大功率失超保护的理想开关。

Description

基于晶闸管的大功率失超保护开关
技术领域
本发明属于电子技术领域，具体是涉及一种基于晶闸管的大功率失超保护开关。
背景技术
随着超导应用技术的发展，工作于超导线圈的电流已越来越大(电流已达几十kA)，对超导线圈大电流的快速调节，常规的机械开关已不能满足要求。常规的机械开关存在下述不足：首先，开关的动作时间长，一般均为100ms左右；其次，分断时存在拉弧现象，烧蚀触头，分断电流越大，烧蚀越严重，甚至出现分断失败。为实现超导线圈大电流的快速调节，利用电力电子器件开关的快速一致性来构建大容量开关成为必然。
发明内容
本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处而提供一种基于晶闸管的大功率失超保护开关。
本发明的技术方案如下：
基于晶闸管的大功率失超保护开关，其特征在于所述的二极管D1、晶闸管TH1，二极管D2、晶闸管TH2分别并联后再串联，其串联电路两端为输入、输出端，晶闸管TH1两端并联有可变电阻RV1、缓冲电路SNUBBER1，二极管D2两端并联有并联有可变电阻RV2、缓冲电路SNUBBER2；电路的输出端与输出端之间并联有R1、电感L1串联支路和晶闸管TH5、R2、电感L2串联支路，晶闸管TH3、晶闸管TH4串联支路，晶闸管TH3两端并联有电阻RV3，晶闸管TH4两端并联有电阻RV4，D1、D2之间的节点和晶闸管TH3、晶闸管TH4之间的节点之间串联有电感L和电容C支路；所述的输入端接晶闸管TH1、晶闸管TH3、晶闸管TH5的正端和D1负端；输出端接晶闸管TH2、晶闸管TH4的正端和D2的负端。
缓冲电路SNUBBER1、SNUBBER2可以不接入电路中，其余电路元器件接法不变。
开关正向工作时，电流经过晶闸管TH1及二极管D2，触发晶闸管TH3，由电容器C放电来分断晶闸管TH1，电流流入换流电阻支路。开关反向工作时，电流经过晶闸管TH2及二极管D1，触发晶闸管TH4，由电容器C放电来分断晶闸管TH2，电流流入换流电阻支路。超导线圈的失超保护就是如上所述，在超导线圈发生失超时，通过大功率电力电子开关的快速、可靠地分断将超导线圈的电流转移到电阻支路，快速地消耗掉其中地能量，确保昂贵的超导线圈的安全远行。失超保护开关的快速且可靠分断至关重要。
由于晶闸管器件具有电压高、电流大的特点，因此本发明选用它来作为大功率开关装置的元件。利用电容器放电回路电流来抵消晶闸管回路电流，实现晶闸管的电流过零关断，该开关动作迅速(几个毫秒内完成15kA电流的分断)、无弧、无噪声、分断可靠、寿命长，是超导线圈大功率失超保护的理想开关。
附图说明
图1是本发明的电气原理图。
具体实施方式
参见附图。
本发明由1、2、3三个部分构成。1、2、3分别表示换流电阻支路、功率器件支路、放电回路。开关正向工作时，电流经过2部分中的晶闸管TH1及D2，触发3部分中的晶闸管TH3，由电容器C放电来分断晶闸管TH1，电流流人1部分中的换流电阻支路。开关反向工作时，电流经过2部分中的晶闸管TH2及D1，触发3部分中的晶闸管TH4，由电容器C放电来分断晶闸管TH2，电流流人1部分中的换流电阻支路。
对于15kA的超导线圈，电气原理图中2部分的功率器件都采用十只元件并联，结构形式为圆盘穿心对称。电容器的放电电流需大于15kA以上，抵消晶闸管元件的正向工作电流；大于15kA以上电流须持续1ms以上，以确保晶闸管元件可靠恢复为阻断状态，完成电流到换流支路的可靠转移。
由晶闸管TH1、二极管D1构成的晶闸管开关正向部分，由晶闸管TH2、D2构成的晶闸管开关反向部分，确保了晶闸管开关分断的可靠性。

Claims (1)

1、基于晶闸管的大功率失超保护开关，其特征在于所述的二极管D1、晶闸管TH1，二极管D2、晶闸管TH2分别并联后再串联，其串联电路两端为输入、输出端，晶闸管TH1两端并联有可变电阻RV1、缓冲电路SNUBBER1，二极管D2两端并联有并联有可变电阻RV2、缓冲电路SNUBBER2；电路的输出端与输出端之间并联有R1、电感L1串联支路和晶闸管TH5、R2、电感L2串联支路晶闸管TH3、晶闸管TH4串联支路，晶闸管TH3两端并联有电阻RV3，晶闸管TH4两端并联有电阻RV4，D1、D2之间的节点和晶闸管TH3、晶闸管TH4之间的节点之间串联有电感L和电容C支路；所述的输入端接晶闸管TH1、晶闸管TH3、晶闸管TH5的正端和D1负端；输出端接晶闸管TH2、晶闸管TH4的正端和D2的负端。
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