一种高压大电流固体电子放电模块电源的制作方法

本实用新型涉及模块电源技术领域，尤其涉及一种高压大电流固体电子放电模块电源。

背景技术：

在大功率大电流脉冲电源系统中，常用投切开关有：交流接触器、电容投切专用接触器等。

其中，交流接触器具有价格低、通用性强等优点，但在用于电容器投切时则会产生很大的浪涌和脉冲过电压，容易导致绝缘击穿或接触器触头烧损，造成接触器损坏。电容投切专用接触器是在普通交流接触器的主触头上加装了限流阻抗器件，这种改进在电容器投切不频繁时能起到一定作用，但其抑制电容器涌流的效果并不理想，当电流较大时，其限流电阻和主触头常被烧损，使用寿命较短。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供一种高压大电流固体电子放电模块电源，解决电容器投切时产生的暂态冲击问题，实现储能电容器投入无涌流、切除无电压、投切无电弧的快速补偿功能，提高晶闸管放电开关模块电源工作稳定性和使用寿命。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种高压大电流固体电子放电模块电源，包括：

直流电源：对晶闸管放电开关模块电源充电；

晶闸管放电开关模块电源：由多组晶闸管放电开关组成，实现脉冲放电；

PLC控制器：接收人机界面控制参数，并控制直流电源对晶闸管放电开关模块电源充电；

所述PLC控制器分别与直流电源和晶闸管放电开关模块电源连接。

进一步的，所述晶闸管放电开关包括储能电容器、与储能电容器连接并实现并联输出的两个串联可控硅模块组。

进一步的，所述储能电容器由多个电解电容串联构成。

进一步的，所述可控硅模块组中的可控硅模块由4个大功率晶闸管串联均压构成。

进一步的，所述PLC控制器通过同步信号触发器与所述可控硅模块连接。

进一步的，所述同步信号触发器包括多个串联设置的脉冲功率放大隔离控制电路板、与脉冲功率放大隔离控制电路板连接的多组双绕组脉冲变压器。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中，通过PLC控制器对晶闸管放电开关模块电源的多组晶闸管放电开关进行统一控制，实现多组脉冲输出信号同步，提高晶闸管放电开关模块电源的稳定性。

2、本实用新型中，通过将多个晶闸管放电开关并联组成晶闸管放电开关模块电源能够实现对功率大电流脉冲电源系统脉冲放电控制。

3、本实用新型中，通过采用晶闸管放电开关，解决晶闸管放电开关模块电源储能电容器投切时产生的暂态冲击问题，可实现储能电容器投入无涌流、切除无电压、投切无电弧的快速补偿功能，提高晶闸管放电开关模块电源工作稳定性和使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型晶闸管放电开关模块电源触发控制框图；

图2是本实用新型晶闸管放电开关模块电源结构示意图；

图3是本实用新型晶闸管放电开关结构示意图；

图4是本实用新型可控硅模块电路图；

图5是本实用新型晶闸管放电开关模块电源触发电路连接示意图；

图中标记：1-人机界面，2-PLC控制器，3-直流电源，4-晶闸管放电开关模块电源，5- 脉冲功率放大隔离控制电路板，6-驱动脉冲变压器，7-晶闸管放电开关，8-可控硅模块组， 9-储能电容器，10-可控硅模块，11-电解电容，12-薄膜电容器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种高压大电流固体电子放电模块电源，包括：

直流电源3：对晶闸管放电开关模块电源4充电；

晶闸管放电开关模块电源4：由多组晶闸管放电开关7组成，实现脉冲放电；

如图2所述，所述晶闸管放电开关模块电源4由3组(不限3组可以为多组)晶闸管放电开关7组成。

PLC控制器2：接收人机界面1控制参数，并控制直流电源3对晶闸管放电开关模块电源4充电；

所述PLC控制器1分别与直流电源3和晶闸管放电开关模块电源4连接。

进一步的，所述晶闸管放电开关7包括储能电容器9、与储能电容器9连接并实现并联输出的两个串联可控硅模块组8。

本方案中，通过人机界面1设置参数，通过S7-200SMARTPLC控制器2控制直流电源3 的接入，对晶闸管放电开关模块电源4每组储能电容器9充电，当达到设定参数值时，断开直流电路3与晶闸管放电开关7之间的连接，晶闸管放电开关模块电源4实现整体同步脉冲放电。

通过将多个晶闸管放电开关7并联组成晶闸管放电开关模块电源4能够实现对功率大电流脉冲电源系统脉冲放电控制。

通过PLC控制器2对晶闸管放电开关模块电源4的多组晶闸管放电开关7进行统一控制，实现多组脉冲输出信号同步，提高晶闸管放电开关模块电源4的稳定性。

实施例2

在实施例1的基础上，所述储能电容器9由多个电解电容11串联均压构成。

如图3所示，储能电容器9采用16个450V，10000uf的电解电容11串联构成，所述储能电容器9与2个3600V,150uf的薄膜电容器12串联设置，所述储能电容器9通过直流电源3进行充电。

所述储能电容器9给所述每个串联可控硅模块组8进行直流供电，所述每个串联可控硅模块组8并联输出，实现脉冲放电。

进一步的，所述可控硅模块组8中的可控硅模块10由4个大功率晶闸管串联均压构成。

如图4所示，所述可控硅模块10电路连接具体如下：所述储能电容器9分别与四个串联的晶闸管T1-T4连接进行直流供电，所述晶闸管T1-T4两端分别并联电容Cb、Rb和均压电阻Rp。

由于串联的晶闸管存在开通及反向恢复电荷差异，在开通及关断过程中会出现瞬态电压分配不均衡。因此在晶闸管T1-T4两端分别并联电容Cb、Rb组成RbCb阻容吸收电路，以便吸收瞬态过电压，其中，电阻Rb用于抑制晶闸管触发时Cb的放电电流。

从抑制开通放电电流考虑，希望Rb较大，但Rb较大时，充电电流会在Rb上产生较高的电压值，使晶闸管遭受瞬态过电压，故Rb的选取要综合考虑这两方面因素。

反向重复峰值电压：VRRM≥VCMKAU/KUnσ

式中：VRRM为充电电容最高电压，VCM＝7kV；KAU为冗余度，KAU＝1.3；KU为均压系数， KU＝O.8；nσ为晶闸管串联数量，nσ＝4。

可得VRRM＝2.85kV。

根据技术参数选用国产KK-5000A/3500V型晶闸管。

为使晶闸管处于正向或反向阻断时电压均衡，在每个晶闸管两端分别并联均压电阻Rp，为获得较好的稳态均压，Rp漏电流应该大于串联晶闸管的漏电流，Rp的大小取决于串联晶闸管漏电流值与Rp漏电流之差。

式中：VRRM为额定重复峰值电压，VRRM＝2.85kV；IRRM为额定重复峰值电压为VRRM时的漏电流。

可得Rp≥9.7KΩ。

当串联晶闸管采用门极强触发时，反向恢复电荷差异造成的关断过电压成为瞬态均压的主要问题。则串联晶闸管承受的最大关断过电压(单位V)为：

ΔUMAX＝ΔQMAX/Cb

ΔQMAX为串联晶闸管间反向恢复电荷的最大差值；Cb为瞬态均压电容器的电容量，ΔQMAX为1100-1200，ΔUMAX取值最大为3500V,可选3000V，计算可取Cb＝0.33Uf,Cb耐压为8Kv,因此可以选择Rb＝20Ω。

实施例3

在实施例1的基础上，所述PLC控制器2通过同步信号触发器与所述可控硅模块10连接。

进一步的，所述同步信号触发器包括多个串联设置的脉冲功率放大隔离控制电路板5、与脉冲功率放大隔离控制电路板5连接的多组双绕组脉冲变压器6。

如图5所示，控制采用s7-200smartPLC控制器2，利用PLC控制器2的CPU高速脉冲输出宽度确定开关触发时间，将多块脉冲功率放大隔离控制电路板5输入端串联，接入PLC 控制器2脉冲输出端口和直流电源3负极，这样则可实现多组输出脉冲信号同步，每个脉冲功率放大隔离控制电路板5的输出端接入4个双绕组驱动脉冲变压器6原边，所述双绕组驱动脉冲变压器6副边接入可控硅模块10，即一块脉冲功率放大隔离控制电路板5控制 8个可控硅模块10，实现对可控硅模块10的同步控制。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。