快速晶閘管在加速器電源系統(tǒng)中的應(yīng)用

圖3是快速晶閘管KK₁、KK₂、KK₃的觸發(fā)電路。由于KK₁、KK₂、KK₃的觸發(fā)信號(hào)由計(jì)算機(jī)內(nèi)控制板卡上的8253定時(shí)/計(jì)數(shù)芯片產(chǎn)生，為了將產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的計(jì)算機(jī)與主放電回路在電氣上隔離，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了兩級(jí)脈沖變壓器隔離。一級(jí)用于將計(jì)算機(jī)輸出的低壓小功率信號(hào)經(jīng)功率放大、脈沖變壓器隔離實(shí)現(xiàn)觸發(fā)功率的放大，再提供給第二級(jí)并聯(lián)的6個(gè)（觸發(fā)KK₁、KK₂）或10個(gè)（觸發(fā)KK₃）降壓脈沖變壓器觸發(fā)各個(gè)并聯(lián)的晶閘管。通過(guò)兩級(jí)隔離一方面實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與主放電回路在電氣上的隔離，另一方面實(shí)現(xiàn)了功率放大，滿足了多只晶閘管并聯(lián)運(yùn)行觸發(fā)功率的要求。

圖3 KK₁、KK₂、KK₃觸發(fā)電路

5 快速晶閘管應(yīng)用中幾個(gè)問(wèn)題的解決

5．1 快速晶閘管觸發(fā)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題

本系統(tǒng)中由于感性負(fù)載的存在（其中KK₂的負(fù)載為純電感），陽(yáng)極電流上升率慢。因此雖然我們已選擇了導(dǎo)通時(shí)間小于4μs的快速晶閘管，但為了保證系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，設(shè)計(jì)觸發(fā)系統(tǒng)時(shí)仍適當(dāng)加大了觸發(fā)脈寬和觸發(fā)電壓。實(shí)驗(yàn)證明10μs的觸發(fā)脈寬，7V的觸發(fā)電壓能保證系統(tǒng)中晶閘管的可靠觸發(fā)。

5．2 快速晶閘管過(guò)電流保護(hù)措施

從圖1的原理介紹可知，當(dāng)電解電容C₁上電壓達(dá)260V時(shí)，改由KK₀不經(jīng)限流電阻直接對(duì)電容C₁充電。此時(shí)KK₀可能通過(guò)很大的浪涌電流，管芯發(fā)熱嚴(yán)重，如果不采取強(qiáng)有力的散熱措施，晶閘管很易損壞。另外，KK₁、KK₂、KK₃的運(yùn)行電流也非常高。為解決

這一難題，系統(tǒng)采取對(duì)所有快速晶閘管進(jìn)行高速循環(huán)水冷的措施，為晶閘管的散熱創(chuàng)造良好的條件。

5．3 快速晶閘管開(kāi)關(guān)過(guò)程過(guò)電壓保護(hù)

在本系統(tǒng)中由于感性負(fù)載的存在，晶閘管開(kāi)關(guān)過(guò)程中，尤其是在電流過(guò)零關(guān)斷過(guò)程中容易受到尖峰電壓的沖擊，此尖峰電壓一旦超過(guò)晶閘管所能承受的電壓，晶閘管就會(huì)被擊穿而損壞。為了防止這種情況出現(xiàn)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)選擇了RC阻容吸收電路，將47Ω的電阻及0.15μF的電容并聯(lián)跨接在快速晶閘管的陽(yáng)極和陰極間，如圖2和圖3所示。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采取快速晶閘管并聯(lián)運(yùn)行，滿足了系統(tǒng)大電流運(yùn)行的要求。通過(guò)兩級(jí)脈沖變壓器隔離放大解決了觸發(fā)電路與主電路的電氣隔離，也滿足了多只晶閘管同時(shí)觸發(fā)的同步和功率要求。阻容吸收電路和高速循環(huán)水冷裝置的設(shè)計(jì)，保證了快速晶閘管的安全運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)證明快速晶閘管應(yīng)用在本加速器電源系統(tǒng)中具有運(yùn)行可靠，壽命長(zhǎng)，安裝方便，無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。隨著更大容量快速晶閘管的出現(xiàn)，這種電力電子器件必將在更大功率的加速器電源中得到進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。