快速晶闸管在加速器电源系统中的应用

图3是快速晶闸管KK₁、KK₂、KK₃的触发电路。由于KK₁、KK₂、KK₃的触发信号由计算机内控制板卡上的8253定时/计数芯片产生，为了将产生触发信号的计算机与主放电回路在电气上隔离，系统设计采用了两级脉冲变压器隔离。一级用于将计算机输出的低压小功率信号经功率放大、脉冲变压器隔离实现触发功率的放大，再提供给第二级并联的6个（触发KK₁、KK₂）或10个（触发KK₃）降压脉冲变压器触发各个并联的晶闸管。通过两级隔离一方面实现了计算机与主放电回路在电气上的隔离，另一方面实现了功率放大，满足了多只晶闸管并联运行触发功率的要求。

图3 KK₁、KK₂、KK₃触发电路

5 快速晶闸管应用中几个问题的解决

5．1 快速晶闸管触发驱动问题

本系统中由于感性负载的存在（其中KK₂的负载为纯电感），阳极电流上升率慢。因此虽然我们已选择了导通时间小于4μs的快速晶闸管，但为了保证系统的安全可靠运行，设计触发系统时仍适当加大了触发脉宽和触发电压。实验证明10μs的触发脉宽，7V的触发电压能保证系统中晶闸管的可靠触发。

5．2 快速晶闸管过电流保护措施

从图1的原理介绍可知，当电解电容C₁上电压达260V时，改由KK₀不经限流电阻直接对电容C₁充电。此时KK₀可能通过很大的浪涌电流，管芯发热严重，如果不采取强有力的散热措施，晶闸管很易损坏。另外，KK₁、KK₂、KK₃的运行电流也非常高。为解决

这一难题，系统采取对所有快速晶闸管进行高速循环水冷的措施，为晶闸管的散热创造良好的条件。

5．3 快速晶闸管开关过程过电压保护

在本系统中由于感性负载的存在，晶闸管开关过程中，尤其是在电流过零关断过程中容易受到尖峰电压的冲击，此尖峰电压一旦超过晶闸管所能承受的电压，晶闸管就会被击穿而损坏。为了防止这种情况出现，设计系统时选择了RC阻容吸收电路，将47Ω的电阻及0.15μF的电容并联跨接在快速晶闸管的阳极和阴极间，如图2和图3所示。

6 结语

通过采取快速晶闸管并联运行，满足了系统大电流运行的要求。通过两级脉冲变压器隔离放大解决了触发电路与主电路的电气隔离，也满足了多只晶闸管同时触发的同步和功率要求。阻容吸收电路和高速循环水冷装置的设计，保证了快速晶闸管的安全运行。实验证明快速晶闸管应用在本加速器电源系统中具有运行可靠，寿命长，安装方便，无环境污染等优点。随着更大容量快速晶闸管的出现，这种电力电子器件必将在更大功率的加速器电源中得到进一步的推广应用。