晶闸管高压交流开关制造技术

本实用新型专利技术公开了一种晶闸管高压交流开关。它包括交流回路中串接的晶闸管，特别是由晶闸管ＴＨ１、ＴＨ２的阳极分接交流回路、阴极对接、门极与阴极连接触发器构成的主晶闸管支路（２）上连接有强迫换流支路（３）和反并二极管支路（１），强迫换流支路（３）为晶闸管ＴＨ３、ＴＨ４的阳极分接交流回路、阴极经电容Ｃ与充电器（３３）的并联再串接电感Ｌ１后连接主晶闸管支路（２）中的阴极点、门极与阴极连接触发器（３１，３２），主晶闸管支路（２）的触发器与强迫换流支路（３）的触发器（３１，３２）为联动互锁；反并二极管支路（１）为二极管Ｄ１、Ｄ２的负极分接交流回路、正极连接主晶闸管支路（２）中的阴极点。它可广泛地用作常规电网投切用开关和过电流保护用开关。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利说明 一、
本技术涉及一种晶闸管高压交流开关。二
技术介绍
过电流对电力系统有非常大的危害，它会造成电网电压下降，甚至电网崩溃；而对电力设备如发电机、变压器、电动机等的危害也很严重，它会大大降低设备寿命，甚至烧毁设备。目前，人们为了切断过电流和实现常规电网投切，常使用常规开关或各种保护开关；它们大多属机械开关，由机械动作臂及触点构成。但是，这种机械开关存在着诸多的不足，首先，关断所需的时间长，一般均大于20毫秒；其次，关断时存在拉弧现象，极易烧蚀触点，造成开关的损坏或失效；再次，关断时产生很强的电磁干扰和开关操作过电压；第四，开关的机械应力大，动作时有很强的震动与噪声，因而其使用寿命短、关断的可靠性也低，运行的维护成本高。为了解决这一问题，有使用晶闸管而开发的固态开关的，它是在交流回路中反向并联连接一对晶闸管，利用晶闸管的过零关断特性来实现交流开关的关断，但这也有关断时间较长和可靠性低之不足，需10毫秒的关断时间对于电网来说是非常不利的。三
技术实现思路
本技术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晶闸管高压交流开关。所采用的技术方案包括交流回路中串接的晶闸管，特别是由晶闸管TH1、TH2的阳极分接交流回路、阴极对接、门极与阴极连接触发器构成的主晶闸管支路上连接有强迫换流支路，所说的强迫换流支路为晶闸管TH3、TH4的阳极分接交流回路、阴极经电容C与充电器的并联再串接电感L1后连接主晶闸管支路中的阴极点、门极与阴极连接触发器，所说的主晶闸管支路的触发器与所说的强迫换流支路的触发器为联动互锁。作为技术方案的进一步改进，所述的主晶闸管支路中的触发器为两只，所述的强迫换流支路中的两只触发器为联动互锁，所述的充电器为整流桥的输入端接变压器TR1、输出端经电感L2、电阻R1接电容C的两端，所说的输出端的两端跨接有反并二极管D7，所述的主晶闸管支路连接有反并二极管支路，所述的反并二极管支路为二极管D1、D2的负极分接交流回路、正极连接主晶闸管支路中的阴极点。相对于现有技术，由于主晶闸管支路连接有强迫换流支路，且主晶闸管支路的触发器与强迫换流支路的触发器为联动互锁，这种将强迫关断与自然过零关断相结合的方案，大大地缩短了关断的时间，使其仅为1毫秒左右，并且当强迫关断失效时，自然过零关断开始起作用，故具有双重关断功能，极大地提高了关断的可靠性；又由于充电器为整流桥的输入端接变压器TR1、输出端经电感L2、电阻R1接电容C的两端，输出端的两端跨接有反并二极管D7，其中的电流倒向回路(由电阻R1、电感L2和二极管D7构成)在电容电压反向后，使电容电压再次迅速反向，大大提高了电容储能的利用率，降低了充电器的充电时间和容量，且无须控制，同时又有结构简单、造价低廉的特点；再由于主晶闸管支路连接有反并二极管支路，既大大减低了晶闸管TH1或TH2强迫关断时的反向恢复电流，又为晶闸管TH1或TH2在反向恢复过程中提供了较低的反向电压(约几伏左右)，并能保证反向电压的维持时间大于晶闸管TH1或TH2的关断时间，确保晶闸管TH1或TH2的可靠关断，同时也减少了开关关断时产生的电磁干扰及开关操作过电压的可能性；第四，整个开关还具有无机械触点、噪声低、控制简单，电路拓扑简单、可靠性高，免维护等特点；第五，这种开关同样可适用于双向直流脉动系统中。四附图说明图1是本技术的一种基本结构示意图。图2是图1中充电器的一种基本电原理图。五具体实施方式以下结合附图对本技术的优选方式作进一步详细的描述。对于3KV的电力系统，若电流最大为1000A，则本技术的一个具体实施例可参见图1、图2，反并二极管支路1、主晶闸管支路2和强迫换流支路3的两端均串联连接于交流回路中，其中主晶闸管支路2的触发器(21，22)与强迫换流支路3的触发器(31，32)为联动互锁。反并二极管支路1由二极管D1、D2(其型号为ZP6KV/2KA)的负极分接交流回路、正极接主晶闸管支路2中的阴极点构成。主晶闸管支路2由晶闸管TH1、TH2(其型号为KP6KV/2KA)的阴极对接、阳极分接交流回路、门极与阴极间连接触发器(21，22)构成。强迫换流支路3由晶闸管TH3、TH4(其型号为KP6KV/2KA)的阴极经充电器33与电容C并联后串接电感L1再连接主晶闸管支路2中的阴极点、阳极分接交流回路、门极与阴极间连接触发器(31、32)构成，其中，充电器33为由二极管D3-D6组成的整流桥331的输入端接变压器TR1、输出端经电感L2、电阻R1接电容C1的两端，输出端的两端跨接有反并二极管D7。使用时，强迫换流支路3中的充电器33给换流电容C充电；晶闸管TH1、TH2的触发器(21，22)送出脉冲，触发导通晶闸管TH1、TH2的同时使触发器(31，32)闭锁，本技术处于导通状态。当交流回路发生过电流时，或接到要求本技术关断的信号时，晶闸管TH3或TH4的触发器31或32产生脉冲，触发导通晶闸管TH3或TH4以及同时使触发器(21，22)闭锁，令其禁止送出触发信号；此时换流电容C上储存的能量通过电感L1、晶闸管TH3、TH1或晶闸管TH4、TH2泄放(确切地说，换流电容C上储存的能量在此是迫使晶闸管TH1或TH2中的交流回路电流IL尽快过零)，迫使晶闸管TH1或TH2上的电流迅速下降，直至过零，进入晶闸管TH1或TH2的反向恢复阶段；这时反并二极管D1或D2开始导通，从而在晶闸管TH1或TH2的两端施加了一个大约1伏左右的反向电压，而在晶闸管TH1或TH2上的反向恢复电流则很小；随着电容C、电感L1、二极管D1或D2、晶闸管TH3或TH4组成的震荡回路中电流的进一步下降，当电流小于交流回路电流IL时，二极管D1或D2关断，IL仅流过强迫换流支路3与二极管D2或D1，由于强迫换流支路3是容性支路，且其的固有震荡频率远高于工频，回路电流的下降过程被大大加快，随着电流的下降过零，晶闸管TH3或TH4也被关断，从而交流回路电流IL被关断，实现了本技术的强迫关断功能。即使强迫关断失败，交流回路电流IL也会以50HZ的频率下降过零，由于晶闸管TH1或TH2的触发信号被封闭，所以交流回路电流IL被过零关断。权利要求1.一种晶闸管高压交流开关，包括交流回路中串接的晶闸管，其特征在于由晶闸管TH1、TH2的阳极分接交流回路、阴极对接、门极与阴极连接触发器构成的主晶闸管支路(2)上连接有强迫换流支路(3)，所说的强迫换流支路(3)为晶闸管TH3、TH4的阳极分接交流回路、阴极经电容C与充电器(33)的并联再串接电感L1后连接主晶闸管支路(2)中的阴极点、门极与阴极连接触发器(31，32)构成，所说的主晶闸管支路(2)的触发器与所说的强迫换流支路(3)的触发器(31，32)为联动互锁。2.根据权利要求1所述的开关，其特征是主晶闸管支路(2)中的触发器为触发器(21)和触发器(22)。3.根据权利要求1所述的开关，其特征是强迫换流支路(3)中的两只触发器(31，32)为联动互锁。4.根据权利要求1所述的开关，其特征是充电器(33)为整流桥(331)的输入端接变压器TR1、输出端经电感L2、电阻R1接电容C的两端，所说的输出端的两端跨接有反并二极管D7。5.根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶闸管高压交流开关，包括交流回路中串接的晶闸管，其特征在于：由晶闸管ＴＨ１、ＴＨ２的阳极分接交流回路、阴极对接、门极与阴极连接触发器构成的主晶闸管支路（２）上连接有强迫换流支路（３），所说的强迫换流支路（３）为晶闸管ＴＨ３、ＴＨ４的阳极分接交流回路、阴极经电容Ｃ与充电器（３３）的并联再串接电感Ｌ１后连接主晶闸管支路（２）中的阴极点、门极与阴极连接触发器（３１，３２）构成，所说的主晶闸管支路（２）的触发器与所说的强迫换流支路（３）的触发器（３１，３２）为联动互锁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅鹏，温家良，
申请(专利权)人：中国科学院等离子体物理研究所，
类型：实用新型
国别省市：34[中国|安徽]