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高压大电流光控固体电子放电开关设计

资料介绍
介绍了光控晶闸管放电开关的结构和工作原理,分析了电子开关的设计要求,采用RbCb阻容吸收电路来吸收瞬态过电压,且给每只串联的器件并联一只均压电阻,稳态均压效果较
好。理论分析和实测结果验证了该方案的有效性和实用性。
高压大电流光控固体电子放电开关设计
介绍了一种光控晶闸管放电开关,作为 0.75 MJ 电容型电源模块的主放电开关,它由6只国
产大功率光控晶闸管串联组成,配有均压保护电路和触发单元,最高阻断电压为 45 kV,最
大放电电流为55.3 kA 。该放电开关已成功应用于生产,各项技术指标均达到设计要求。



1 引言
在大功率大电流脉冲电源系统中,常用闭合开关有交流接触器、带预设电阻的专用接触
器和晶闸管电子开关等。其中晶闸管电子开关充分利用了晶闸管特性,可使电 流从零快速
上升到额定工作电流。断开时,晶闸管上的电流过零切除,可实现电容器投入无涌流、切除
无过压、投切无电弧的快速动态补偿功能,能较好地解决电容 器放电时产生的暂态冲击问
题。这里介绍了一种晶闸管放电开关,用作 0.75 MJ 电容型电源模块的主放电开关,其最
高阻断电压45 kV ,最大放电电流55.3 kA 。


2 晶闸管放电开关的设计
图1为0.75 MJ 电容型电源模块简化等效电路。放电开关由6只国产大功率光控晶闸管串
联组成,光控晶闸管采用光触发,保证了主电路与控制电路绝缘,故可避免电磁干扰, 配
有均压保护电路和触发单元,组成一个独立完整的固体开关,用一个小功率电信号 (15 V/0.
1 A)即可触发导通。因此广泛应用于高压大功率脉冲电路的控制。




图1 简化等效电路



2.1 电子开关的技术指标
规格25 kV /55 kA ;额定工作电压25 kV ;最大直流阻断电压为45 kV ;最大放电电流大
于55 kA(10 ms);I2t 积分值大于15.7×106 A2s,具有静、动态均压及内部 BOD 保护电路;
触发控制信号(15±2)V/ 100 mA ,脉宽(20±2)……
高压大电流光控固体电子放电开关设计
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