[实用新型]一种基于光触发晶闸管的大功率放电开关装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种大功率放电开关装置，尤其是涉及一种应用于大功率脉冲电源等大功率脉冲开关应用领域的基于光触发晶闸管的大功率放电开关装置。

背景技术

随着科学技术的发展，脉冲功率技术和脉冲电流试验技术对放电开关提出了越来越高的要求，如要求可靠性高、宽的工作范围、较小的开关时延与抖动、使用寿命长等。

传统的机械开关由于控制响应速度慢、触发抖动大、在大电流下触头容易烧损、可靠性和安全性差，因此很难作为大功率放电开关使用。晶闸管是一种能通过控制触发导通的电子开关，具有响应速度快、损耗小、可靠性高等优点。因此，大功率放电开关可以采用晶闸管元件串并联来实现，使它能够承受高电压和大电流。

光触发晶闸管（Light Triggered Thyristor，简称LTT）是一种为高压应用而设计开发的新型高压大功率的半导体器件。光触发晶闸管采用直接光触发方式，且内部集成了BOD功能，省去了触发电路板和BOD（Break Over Diode，击穿二极管）电路板，因此大大提高了其可靠性。

本实用新型采用光触发晶闸管作为放电开关元件，涉及半导体器件的安装、传热、固体及流体应力分析、高压绝缘配合等多方面的技术。特别是放电开关的机械安装构造方法至关重要，只有采用合理的的机械安装构造方法，才能为放电开关的安全运行和方便维护提供有力保障。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于光触发晶闸管的大功率放电开关装置，该实用新型可以很好地克服现有传统机械开关的控制响应速度慢，触发抖动大，在大电流下触头容易烧损，可靠性和安全性差等缺陷，提供了一种结构简单、可靠性高、电气性能好、免维护的基于光触发晶闸管元件的大功率放电开关装置。

本实用新型提供一种基于光触发晶闸管的大功率放电开关装置的具体实施方法，一种基于光触发晶闸管的大功率放电开关装置，包括光触发晶闸管单元、静态均压电阻单元、动态均压RC回路单元和开关压装组件单元，光触发晶闸管单元包括一个以上相互串联的光触发晶闸管元件；静态均压电阻单元和动态均压RC回路单元与光触发晶闸管单元并联连接；动态均压RC回路单元包括吸收电容和动态吸收电阻，吸收电容和动态吸收电阻串联连接，开关压装组件起固定和连接光触发晶闸管单元、静态均压电阻单元、动态均压RC回路单元的作用。

作为本实用新型进一步的实施方式，光触发晶闸管单元包括光触发晶闸管元件、散热块和光纤，散热块紧贴光触发晶闸管元件安装，光纤的NC型耐高压弯管端压装到光触发晶闸管元件内，另一端ST接头连接至由激光二极管构成的脉冲分配板等控制系统，脉冲分配板将光触发信号由低压控制设备同步传递到每个光触发晶闸管元件上。

作为本实用新型进一步的实施方式，静态均压电阻单元包括静态均压电阻和电阻弯管，电阻弯管将静态均压电阻固定在相邻的两块低感母线板之间，静态均压电阻采用无感电阻，实现光触发晶闸管元件的静态均压。静态均压电阻的阻值一般设为光触发晶闸管阻断状态等效阻值的1/4至1/5。

作为本实用新型进一步的实施方式，动态均压RC回路单元包括电阻弯管、吸收电容、支持绝缘子和动态吸收电阻，动态均压RC回路单元的吸收电容和动态吸收电阻串联连接后并联至光触发晶闸管正极和负极，动态吸收电阻通过电阻弯管固定在低感母线板上，吸收电容通过支持绝缘子固定在低感母线板上。

作为本实用新型进一步的实施方式，吸收电容和动态吸收电阻的另一个接线端均采用二次高压电缆分别连接到相邻的上下两块低感母线板上，即并联到单个光触发晶闸管元件的正负极，抑制光触发晶闸管元件关断时的过压，同时实现动态均压。

作为本实用新型进一步的实施方式，开关压装组件单元包括螺母、压板、螺杆和拉板，光触发晶闸管单元、静态均压电阻单元和动态均压RC回路单元固定在螺杆上，同时通过螺母将光触发晶闸管单元、静态均压电阻单元和动态均压RC回路单元压装在两块压板之间，拉板供吊装和安装光触发晶闸管单元、静态均压电阻单元和动态均压RC回路单元时使用。螺杆进一步为塑料螺杆，螺母进一步为方形塑料螺母。

通过应用本实用新型实施方式所描述的一种光触发晶闸管大功率放电开关装置，主要有以下优点：

（1）由于光触发晶闸管采用直接光触发方式，且内部集成了光敏触发区、内部过压保护器和内置保护电阻，使其具有BOD保护功能，所以开关上免去了触发电路板和BOD板，这样既简化了放电开关结构，又减少了电磁交互干扰，使可靠性大大提高。