一种适用于晶闸管的混合触发电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种适用于晶闸管的混合触发电路，包括硬件方式触发电路和软件方式触发电路；所述硬件方式触发电路和软件方式触发电路通过门极线和阴极线并联，用于触发晶闸管。本发明提供的适用于晶闸管的混合触发电路，其中的软件方式触发电路可通过逻辑判断后决定，触发脉冲宽度和连续触发时间均可通过软件设置；硬件方式触发电路可承受较高的过压值，并可连续触发晶闸管；软件方式触发电路有较高的电气隔离；适用于晶闸管的混合触发电路结构简单，易于实现，成本低。
【专利说明】
一种适用于晶闸管的混合触发电路
技术领域
[0001]本发明涉及一种触发电路，具体涉及一种适用于晶闸管的混合触发电路。
【背景技术】
[0002]常规晶闸管为电流型触发，即在门极注入足够大的电流即可将晶闸管触发导通，晶闸管一旦触发导通，即不需要门极触发电流。如果晶闸管导通后门极触发电流仍然存在，门极散热不好会导致温度升高，进一步会导致门极烧毁，基于以上原因，对门极触发电路的脉冲宽度有一定要求。
[0003]在已经投入运行的柔性直流示范工程中，中控板、晶闸管及旁路开关触发板和BOD触发板共同完成对整个子模块的控制和保护功能，包含了对晶闸管的触发，三个电路板需要较多的电线和光纤连接，需要较多的接口问题处理，这就造成了整个子模块结构复杂、接线困难。通过对以上三个电路板的改进，决定将三个电路板集成在一起，这样减少了接线及接口问题的处理，同时采用新一代的控制芯片，使得控制板变得更小，使结构设计和抗干扰设计更加容易，最终形成了晶闸管的混合触发电路。同时该触发电路为脉冲群方式，有效避免长期高电平对门极的损伤。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种适用于晶闸管的混合触发电路，软件方式触发电路可通过逻辑判断后决定，触发脉冲宽度和连续触发时间均可通过软件设置；硬件方式触发电路可承受较高的过压值，并可连续触发晶闸管；软件方式触发电路有较高的电气隔离；适用于晶闸管的混合触发电路结构简单，易于实现，成本低。
[0005]为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案:
[0006]本发明提供一种适用于晶闸管的混合触发电路，所述电路包括硬件方式触发电路和软件方式触发电路；所述硬件方式触发电路和软件方式触发电路通过门极线和阴极线并联，用于触发晶闸管。
[0007]所述硬件触发方式电路包括分压电阻R2、分压电阻R3、储能电容C2、储能电容C3、转折二极管B0D、放电电阻R4、限流电阻R5、限流电阻R6、防反二极管D3和保护二极管D4。
[0008]所述分压电阻R2和分压电阻R3串联后与外部电容Cl并联，储能电容C2与分压电阻R3并联，转折二极管BOD与放电电阻R4串联后与储能电容C2并联；限流电阻R5与储能电容C3串联后与放电电阻R4并联，限流电阻R6与防反二极管D3、保护二极管D4串联后与储能电容C3并联，所述电阻R6连接防反二极管D3的阳极，防反二极管D3的阴极与保护二极管D4的阴极连接后，再接晶闸管的门极，保护二极管D4的阳极与晶闸管阴极相连。
[0009]所述储能电容C2通过分压电阻R2进行充电，充电时间常数为R2 X C2，储能电容C2充电稳定后的电压与分压电阻R3上的电压相同。
[0010]所述软件触发方式电路包括第一与非门Y1、第二与非门Y2、上拉电阻R1、三极管Q1、脉冲变压器Tl、防反二极管Dl和保护二极管D2。
[0011]触发信号TRI和高电平信号输入给第一与非门Yl的两个输入端，第一与非门Yl的输出端连接第二与非门Y2的输入端，触发使能信号TRI_EN输入第二与非门Y2的另一输入端，第二与非门Y2的输出端连接三极管Ql的基极，三极管Ql的发射极连接电源VCC，三极管Ql的集电极连接脉冲变压器Tl原边的一端，上拉电阻Rl —端连接电源VCC，其另一端连接三极管Ql的基极，脉冲变压器Tl原边另一端接地；所述保护二极管D2与脉冲变压器Tl副边并联，防反二极管Dl的阳极与保护二极管D2的阴极相连，防反二极管Dl的阴极连接晶闸管的门极，晶闸管的阴极与防反二极管D2的阳极相连。
[0012]三极管Ql为PNP三极管。
[0013]防反二极管Dl防止硬件方式触发电路的能量传递到软件触发方式电路中；防反二极管D3防止软件方式触发电路的能量传递到硬件触发方式电路中。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0015]I)软件方式触发电路可通过逻辑判断后决定，触发脉冲宽度和连续触发时间均可通过软件设置；
[0016]2)硬件方式触发电路可承受较高的过压值，并可连续触发晶闸管；
[0017]3)软件方式触发电路有较高的电气隔离；
[0018]4)适用于晶闸管的混合触发电路结构简单，易于实现，成本低。
【附图说明】
[0019]图1是本发明实施例中适用于晶闸管的混合触发电路结构图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0021]如图1，本发明提供一种适用于晶闸管的混合触发电路，所述电路包括硬件方式触发电路和软件方式触发电路；所述硬件方式触发电路和软件方式触发电路通过门极线和阴极线并联，用于触发晶闸管。
[0022]所述硬件触发方式电路包括分压电阻R2、分压电阻R3、储能电容C2、储能电容C3、转折二极管BOD(Break Over D1de)、放电电阻R4、限流电阻R5、限流电阻R6、防反二极管D3和保护二极管D4。
[0023]所述分压电阻R2和分压电阻R3串联后与外部电容Cl并联，储能电容C2与分压电阻R3并联，转折二极管BOD与放电电阻R4串联后与储能电容C2并联；限流电阻R5与储能电容C3串联后与放电电阻R4并联，限流电阻R6与防反二极管D3、保护二极管D4串联后与储能电容C3并联，所述电阻R6连接防反二极管D3的阳极，防反二极管D3的阴极与保护二极管D4的阴极连接后，再接晶闸管的门极，保护二极管D4的阳极与晶闸管阴极相连。
[0024]所述储能电容C2通过分压电阻R2进行充电，充电时间常数为R2 X C2，储能电容C2充电稳定后的电压与分压电阻R3上的电压相同。
[0025]硬件方式触发电路工作原理如下:
[0026]硬件触发电路目的是保护外部电容Cl过电压，即当外部电容Cl过电压时，会发出晶闸管触发脉冲。当外部电容Cl电压上升到某一值时，储能电容C2通过分压电阻R2进行充电，储能电容C2两端电压为C1XR3/(R2+R3)，即储能电容C2电压也会上升到一定值，当该值超过转折二极管BOD的转折电压时，使得转折二极管BOD动作，转折二极管BOD两端电压降低到4到8V，储能电容C2上电能量C2X (ClXR3/(R2+R3))2/2将通过限流电阻R5给储能电容C3充电，当储能电容C3上电压达到1V左右时，将通过限流电阻R6和防反二极管D3发出晶闸管触发信号，即完成了一次触发。如果此时外部电容Cl上的电压仍然超过某一值，又会重复上述过程，再次完成一次触发。即实现了连续触发功能，连续触发周期与充电时间常数R2XC2和储能电容Cl上的电压值有关，储能电容Cl上的电压越高，连续触发周期越短。
[0027]硬件方式触发电路设计特殊应用:因为该电路在较为恶劣的电磁环境中使用，希望储能电容C3在转折二极管BOD不动作期间，其两端电压保持为0V，如果储能电容C3上的电压达到一定水平，将会误触发晶闸管SCR。为了避免在恶劣电磁环境中和转折二极管BOD的漏电流对储能电容C3充电，加入放电电阻R4，可使得储能电容C3上的电荷通过限流电阻R5和放电电阻R4放掉。
[0028]所述软件触发方式电路包括第一与非门Y1、第二与非门Y2、上拉电阻R1、三极管Q1、脉冲变压器Tl、防反二极管Dl和保护二极管D2。
[0029]触发信号TRI和高电平信号输入给第一与非门Yl的两个输入端，第一与非门Yl的输出端连接第二与非门Y2的输入端，触发使能信号TRI_EN输入第二与非门Y2的另一输入端，第二与非门Y2的输出端连接三极管Ql的基极，三极管Ql的发射极连接电源VCC，三极管Ql的集电极连接脉冲变压器Tl原边的一端，上拉电阻Rl —端连接电源VCC，其另一端连接三极管Ql的基极，脉冲变压器Tl原边另一端接地；所述保护二极管D2与脉冲变压器Tl副边并联，防反二极管Dl的阳极与保护二极管D2的阴极相连，防反二极管Dl的阴极连接晶闸管的门极，晶闸管的阴极与防反二极管D2的阳极相连。三极管Ql为PNP三极管。
[0030]软件方式触发电路工作原理如下:
[0031]触发信号TRI和触发使能信号TRI_EN为外部芯片发出的逻辑电平信号，触发信号TRI和触发使能信号TRI_EN是一对完全相反的逻辑电平信号，触发信号TRI正常为高电平“ 1”，触发使能信号TRI_EN正常为低电平“0”，当需要发出触发晶闸管命令时，触发信号TRI变为低电平“O” 一段时间，触发使能信号TRI_EN变为高电平“ I ” 一段时间，该段时间完全相同，由软件设置长短。触发信号TRI和触发使能信号TRI_EN经过第一与非门Yl和第二与非门Y2逻辑处理后，在第二与非门Y2的输出端产生一个与触发信号TRI相同的逻辑电平，即有一段时间为电平信号，该低电平信号使得三极管Ql导通，即脉冲变压器Tl原边得电一段时间，在副边得到与触发使能信号TRI_EN相同的逻辑电平信号，该信号触发晶闸管SCR导通。
[0032]软件方式触发电路设计特殊应用:软件可设置触发脉冲信号的宽度，即设置触发信号TRI和触发使能信号TRI_EN的宽度，还可连续发出触发晶闸管命令，连续周期取决于脉冲变压器Tl的恢复时间，因为脉冲变压器通过磁芯传导能量，磁芯需要一个恢复时间。
[0033]防反二极管Dl防止硬件方式触发电路的能量传递到软件触发方式电路中；防反二极管D3防止软件方式触发电路的能量传递到硬件触发方式电路中。
[0034]I)软件方式触发电路可通过软件逻辑判断后触发晶闸管；
[0035]当过压或者其他故障情况时，通过软件的逻辑判断后触发晶闸管。
[0036]2)软件方式触发电路触发晶闸管脉冲宽度可通过软件设置；
[0037]触发晶闸管的脉冲宽度可通过软件设置，根据晶闸管的参数来确定。
[0038]3)软件方式触发电路可连续触发晶闸管；
[0039]为了可靠触发导通晶闸管，软件可对晶闸管下发连续的触发命令，时间间隔要尽量短，取决与隔离脉冲变压器恢复时间。连续触发总时长不易过长，避免损坏晶闸管门极。连续触发的时间间隔和总时长通过软件设置。
[0040]4)软件方式触发电路通过隔离脉冲变压器与硬件方式触发电路隔离；
[0041]为了避免电位不同带来的问题，软件方式触发电路通过隔离脉冲变压器来实现，隔离电压等级依据变压器的设计水平。
[0042]5)硬件方式触发电路通过B0D?reak Over D1de)来实现硬件过压保护；
[0043]硬件方式触发电路只能对过压进行保护，可作为软件方式触发电路的过压后备保护。通过BOD来实现硬件过压保护。
[0044]6)硬件方式触发电路可长期承受过压值；
[0045]硬件方式触发电路与常规的BOD保护电路不同，可长期承受过电压值，最高可承受过压值的1.5倍。
[0046]7)硬件方式触发电路可连续触发晶闸管；
[0047]硬件方式触发电路也可连续触发晶闸管，连续触发时间间隔可通过电阻值和电容值来确定，连续触发总时长与过压时长相同。
[0048]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种适用于晶闸管的混合触发电路，其特征在于:所述电路包括硬件方式触发电路和软件方式触发电路；所述硬件方式触发电路和软件方式触发电路通过门极线和阴极线并联，用于触发晶闸管。2.根据权利要求1所述的适用于晶闸管的混合触发电路，其特征在于:所述硬件触发方式电路包括分压电阻R2、分压电阻R3、储能电容C2、储能电容C3、转折二极管BOD、放电电阻R4、限流电阻R5、限流电阻R6、防反二极管D3和保护二极管D4。3.根据权利要求2所述的适用于晶闸管的混合触发电路，其特征在于:所述分压电阻R2和分压电阻R3串联后与外部电容Cl并联，储能电容C2与分压电阻R3并联，转折二极管BOD与放电电阻R4串联后与储能电容C2并联；限流电阻R5与储能电容C3串联后与放电电阻R4并联，限流电阻R6与防反二极管D3、保护二极管D4串联后与储能电容C3并联，所述限流电阻R6连接防反二极管D3的阳极，防反二极管D3的阴极与保护二极管D4的阴极连接后，再接晶闸管的门极，保护二极管D4的阳极与晶闸管阴极相连。4.根据权利要求2或3所述的适用于晶闸管的混合触发电路，其特征在于:所述储能电容C2通过分压电阻R2进行充电，充电时间常数为R2XC2，储能电容C2充电稳定后的电压与分压电阻R3上的电压相同。5.根据权利要求1所述的适用于晶闸管的混合触发电路，其特征在于:所述软件触发方式电路包括第一与非门Yl、第二与非门Y2、上拉电阻R1、三极管Ql、脉冲变压器Tl、防反二极管Dl和保护二极管D2。6.根据权利要求5所述的适用于晶闸管的混合触发电路，其特征在于:触发信号TRI和高电平信号输入给第一与非门Yi的两个输入端，第一与非门Yi的输出端连接第二与非门Y2的输入端，触发使能信号TRI_EN输入第二与非门Y2的另一输入端，第二与非门Y2的输出端连接三极管Ql的基极，三极管Ql的发射极连接电源VCC，三极管Ql的集电极连接脉冲变压器Tl原边的一端，上拉电阻Rl —端连接电源VCC，其另一端连接三极管Ql的基极，脉冲变压器Tl原边另一端接地；所述保护二极管D2与脉冲变压器Tl副边并联，防反二极管Dl的阳极与保护二极管D2的阴极相连，防反二极管Dl的阴极连接晶闸管的门极，晶闸管的阴极与防反二极管D2的阳极相连。7.根据权利要求5或6所述的适用于晶闸管的混合触发电路，其特征在于:三极管Ql为PNP三极管。8.根据权利要求2或5所述的适用于晶闸管的混合触发电路，其特征在于:防反二极管Dl防止硬件方式触发电路的能量传递到软件触发方式电路中；防反二极管D3防止软件方式触发电路的能量传递到硬件触发方式电路中。
【文档编号】H02M1/06GK105991003SQ201510061276
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月5日
【发明人】贺之渊, 杨卫刚, 吕铮, 冯静波, 李强, 于海玉, 廖敏, 彭玲
【申请人】国家电网公司, 国网智能电网研究院, 中电普瑞电力工程有限公司, 国网山东省电力公司电力科学研究院