張?zhí)烀? 廉龍飛 王旭梅

摘 要：在高壓電路中晶閘管脈沖信號(hào)經(jīng)常受到干擾，如何才能實(shí)現(xiàn)抗干擾呢？筆者采用晶閘管光纖觸發(fā)系統(tǒng)，一方面實(shí)現(xiàn)了抗干擾的目的，并把成本降到了最低，克服了光控晶閘管價(jià)格高的弊端。

關(guān)鍵詞：晶閘管；光控；光纖觸發(fā)；隔離；脈沖；抗干擾

我國一直對(duì)晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)研發(fā)非常重視，對(duì)于研究晶閘管觸發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置的立項(xiàng)也有很多，高功率電源系統(tǒng)屬于高技術(shù)含量的組件系統(tǒng)。極向場(chǎng)電源系統(tǒng)，向互耦合的12組極向場(chǎng)超導(dǎo)線圈供電的就是12組晶閘管變流器，從而對(duì)等離子體的平衡、加熱以及產(chǎn)生進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制。

一、晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)分析

極向場(chǎng)電源晶閘管由于有數(shù)百個(gè)晶閘管在起作用，出現(xiàn)電磁干擾強(qiáng)度很高，在不斷的電磁干擾下晶閘管觸發(fā)脈沖就會(huì)受到干擾，進(jìn)而發(fā)生晶閘管誤觸發(fā)的現(xiàn)象，或者不觸發(fā)的現(xiàn)象。晶閘管整流器常處于千伏高壓的狀態(tài)下，晶閘管作為弱電系統(tǒng)，要想實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行進(jìn)行隔離非常必要。數(shù)千伏電壓的隔離的方式是光耦隔離和變壓器隔離，但是在更高級(jí)的電壓面前這種隔離方式就比較困難，同時(shí)長(zhǎng)距離過程中的觸發(fā)系統(tǒng)的抗干擾問題也是難以解決，因此要想脈沖傳輸受干擾以及低壓電路高壓隔離要觸底解決就要采用晶閘管光纖觸發(fā)系統(tǒng)。

EAST變流器主回路在對(duì)整流線路并聯(lián)時(shí)用三相橋式同逆流方式，其原理比較簡(jiǎn)單，利用兩個(gè)相同的器件作為反并聯(lián)鏈接，然后按照一定的規(guī)律從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)兩組同向相反極性的結(jié)構(gòu)，為了保證引線最大限度與配置接近，在任一時(shí)間通過的電流都具有相反的性質(zhì)，在不同器件的外部使他們產(chǎn)生一些磁性相抵，從而讓許多線路的電抗有效降低，同時(shí)還可以讓臂間和抗阻的對(duì)稱性加強(qiáng)。

二、各種觸發(fā)方式的比較

1.直接電觸

材料變壓器隔離就是我們說的直接電觸，在元件的地電位觸發(fā)脈沖信號(hào)隔離之后，在輸送到其他的元件中，這種觸發(fā)方式比較落后，因?yàn)樗兄軓?qiáng)的電磁干擾。另外利用這種觸發(fā)方式制造高端元件的時(shí)候技術(shù)困擾比較大，主要是難以解決隔離和干擾的問題。

2.直接光觸發(fā)

把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化后也能引起光控晶閘管的觸發(fā)，這種情況主要在光纖中作用，因此不會(huì)受到其他因素的影響，光纖具有著非常好的絕緣特性讓很多難題引刃而解，但是我們都知道光控晶閘管價(jià)格非常高，導(dǎo)致普及率差。

3.間接光觸發(fā)

利用光耦合器將觸發(fā)脈沖送到高脈沖的電路中進(jìn)行放大，在電壓持續(xù)升高的過程時(shí)就會(huì)出現(xiàn)難以工作的現(xiàn)象。光耦隔離觸發(fā)在進(jìn)行脈沖傳送的時(shí)候會(huì)采用全電路的方式，因此也是無法解決脈沖受到干擾的問題，另外光纖隔離觸發(fā)通過光電轉(zhuǎn)化器將信號(hào)傳輸?shù)焦饫w，再由光纖向其他元件輸送并放大，由最后高端元件將轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，這種方式觸發(fā)傳輸讓信號(hào)受到其他因素干擾的概率最大化的減小

三、晶閘管光纖觸發(fā)

由于光控晶閘管成本高，雖然能夠解決抗干擾的問題，但是大規(guī)模的普及變的困難，因此我們可以利用間接光觸發(fā)的辦法利用光纖觸發(fā)隔離。

光纖通訊方式就是用光導(dǎo)纖維作為媒介的傳輸，把光波作為一種通訊方式，它具有傳輸頻帶寬，傳輸容量大，質(zhì)量輕，損耗少的優(yōu)勢(shì)，另外由于絕緣性強(qiáng)可以不受隔離電壓的限制。我們可以設(shè)置一組整流器在EAST極向場(chǎng)電源輸出1千伏電壓和15千安電流，采用多晶閘管作為并聯(lián)方式構(gòu)成，同時(shí)采用兩整流橋反并聯(lián)運(yùn)行的方式，每個(gè)橋臂在每組整流器中由5個(gè)晶閘管通過并聯(lián)方式構(gòu)造，統(tǒng)一路觸發(fā)脈沖由4個(gè)為一組的晶閘管來接收。三相六路觸發(fā)脈沖從Alpha板中激發(fā)，按照3x2路形式對(duì)6路脈沖中的脈沖進(jìn)行劃分，首先一分為二，然后在光路中用光分路器再將其一分為三，實(shí)現(xiàn)了低成本，光纖發(fā)送器最簡(jiǎn)單線路的目的。

我們利用LED源光纖收發(fā)器作為光發(fā)送器，因?yàn)樗哂械凸β实奶攸c(diǎn)，光接收用HFBR-2412與光發(fā)送HFBR-1414模塊搭配使用。我們?cè)O(shè)置性能指標(biāo)為5Mbd通信速率，在正常的（-40到85攝氏度）溫度內(nèi)工作，光線采用71.5/325型號(hào)，實(shí)現(xiàn)2公里的最大純屬距離。光分路器為核心的晶閘管光纖觸發(fā)具有一定的優(yōu)勢(shì)，光纖傳輸一路信號(hào)可以被分割成許多的光纖信號(hào)，相比較光信號(hào)，分隔后的每一路光纖限號(hào)知識(shí)光強(qiáng)度會(huì)減少，其他特性在信號(hào)傳輸中保持穩(wěn)定。

四、總結(jié)

光纖觸發(fā)在很多晶閘管系統(tǒng)中已經(jīng)開始使用，極大的克服了之前脈沖信號(hào)受干擾的問題，觸發(fā)系統(tǒng)的抗干擾能力顯著增強(qiáng)。在供電時(shí)光纖材料的耦合取能方式合高絕緣性讓觸發(fā)控制電路的隔離高壓?jiǎn)栴}迎刃而解。我們?cè)趯?shí)際使用中光空晶閘管由于成本高，我們使用光纖觸發(fā)實(shí)現(xiàn)了性價(jià)比最高的方式，相信在以后的應(yīng)用中將大規(guī)模的展開。

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