[发明专利]具有负阻特性的晶闸管跨接器触发电路

说明书

一种具有负阻特性的晶闸管跨接器触发电路，属电子技术领域。

晶闸管跨接器广泛应用于同步发电机和同步电动机的转子过电压保护。跨接器由晶闸管和耗能器件组成。当转子过电压幅值大于设定的阀值时，跨接器触发电路使该晶闸管导通，将耗能器件并入转子回路，从而达到限制过电压幅值的目的。对这种触发电路，要求结线简单，工作可靠，阀值触通重复性好，动作值尽可能不受晶闸管触发参数的影响。已有的跨接器触发电路常采用图1所示的简单触发电路。这种电路提供的驱动电流是连续缓慢变化的，因此晶闸管触通时的电压阀值，会受到晶闸管参数(触发电流)和环境温度影响。如触发电流分别是20mA和100mA的两个晶闸管，对于同一个触发电路它们的电压阀值就有明显的差别，同一个晶闸管冬天和夏天电压阀值也有差别。这类触发电路也有的内部使用小电流晶闸管，但其抗干扰较差，动作正确性也同样受小电流晶闸管触发参数影响。

本发明的目的是提供一种具有负阻特性，工作可靠，阀值触通重复性好，在工作范围内电压阀值基本不受晶闸管参数影响的晶闸管跨接器触发电路。

本发明提供的晶闸管跨接器触发电路图2，包括电压检测回路和SCR电流驱动回路。(ABO)电压检测回路由R₁、R₂组成，U_AO为被监视电压，分压值U_BO为检测电压。(BGKO)电流驱动回路由稳压管V₁、光电隔离器V₂、二极管D₁、D₂、D₃、电阻R₄、R₅及晶闸管SCR的控制极G-阴极K之间电阻组成。从BO端往里看的输入等效电阻为R₃。V₂的三极管并联于V₁两端，而V₂的发光二极管串在驱动电流回路中，在D₁、D₂未箝位之前V₂发光管是驱动电流的主要通道，箝位后绝大部分驱动电流从D₁、D₂流过。其工作原理如下：检测电压U_BO以SCR触通为条件的下限值即为跨接器的电压阀值。当U_BO未达到(小于)电压阀值时，稳压管V₁处于阻断状态，驱动电流I₃=0。当U_BO开始大于阀值时，稳压管导通，I₃通过光电隔离器V₂使V₁两端短接，从而加速I₃迅速增大，使SCR可靠导通。只要SCR的触发电流在电路所能提供的电流范围内，其阀值基本上由稳压管稳压值决定，而与SCR的触发参数无关。图2中并接在V₂发光管两端的串联二极管D₁、D₂是为了限制光电隔离器发光管的电流。并联在V₂发光管两端的R₄给予V₁一个漏电通道，以免引误。D₃用以防止反向电压损害光电隔离器，V₂应为达林顿光电隔离器。进一步分析可知，图2中点划线内电路输入等效电阻可视作R₃，在U_BO小于或等于阀值V₁阻断时，R₃阻值为无穷大。在U_BO开始大于阀值后，基本由SCR控制极输入电阻决定(一般为10欧左右)。在过压保护的实际电路中，R₂阻值远比R₁小，因此上两种情况均能使R₁＞＞(R₂∥R₃)得以满足，故I₁=U_AO／[R₁+(R₂∥R₃)]≈U_AO／R₁………式①。这就是说，可以把I₁近似地看作是一个电流源，其电流值与过电压幅值成正比。又I₁=I₂+I₃………式②。假设V₁稳压值为15V，SCR触发电压为2V(稳压特性)，R₂=100Ω，这时的电压阀值大约为19V。由①、②式可知，当U_BO≤19V时，V₁相当于开路，I₁=I₂=19／0．1=190(mA)，I₃=0。当U_BO＞19V且使光电隔离器动作之后，U_BO从19V降到4V，此时I₂=4／0．1=40(mA)，I₃=I₁-I₂=190-40=150(mA)。将以上结果画成图3所示的U_BO-I₃伏安特性曲线，呈现的就是负阻特性。