快速晶閘管在加速器電源系統中的應用

圖3是快速晶閘管KK₁、KK₂、KK₃的觸發電路。由于KK₁、KK₂、KK₃的觸發信號由計算機內控制板卡上的8253定時/計數芯片產生，為了將產生觸發信號的計算機與主放電回路在電氣上隔離，系統設計采用了兩級脈沖變壓器隔離。一級用于將計算機輸出的低壓小功率信號經功率放大、脈沖變壓器隔離實現觸發功率的放大，再提供給第二級并聯的6個（觸發KK₁、KK₂）或10個（觸發KK₃）降壓脈沖變壓器觸發各個并聯的晶閘管。通過兩級隔離一方面實現了計算機與主放電回路在電氣上的隔離，另一方面實現了功率放大，滿足了多只晶閘管并聯運行觸發功率的要求。

圖3 KK₁、KK₂、KK₃觸發電路

5 快速晶閘管應用中幾個問題的解決

5．1 快速晶閘管觸發驅動問題

本系統中由于感性負載的存在（其中KK₂的負載為純電感），陽極電流上升率慢。因此雖然我們已選擇了導通時間小于4μs的快速晶閘管，但為了保證系統的安全可靠運行，設計觸發系統時仍適當加大了觸發脈寬和觸發電壓。實驗證明10μs的觸發脈寬，7V的觸發電壓能保證系統中晶閘管的可靠觸發。

5．2 快速晶閘管過電流保護措施

從圖1的原理介紹可知，當電解電容C₁上電壓達260V時，改由KK₀不經限流電阻直接對電容C₁充電。此時KK₀可能通過很大的浪涌電流，管芯發熱嚴重，如果不采取強有力的散熱措施，晶閘管很易損壞。另外，KK₁、KK₂、KK₃的運行電流也非常高。為解決

這一難題，系統采取對所有快速晶閘管進行高速循環水冷的措施，為晶閘管的散熱創造良好的條件。

5．3 快速晶閘管開關過程過電壓保護

在本系統中由于感性負載的存在，晶閘管開關過程中，尤其是在電流過零關斷過程中容易受到尖峰電壓的沖擊，此尖峰電壓一旦超過晶閘管所能承受的電壓，晶閘管就會被擊穿而損壞。為了防止這種情況出現，設計系統時選擇了RC阻容吸收電路，將47Ω的電阻及0.15μF的電容并聯跨接在快速晶閘管的陽極和陰極間，如圖2和圖3所示。

6 結語

通過采取快速晶閘管并聯運行，滿足了系統大電流運行的要求。通過兩級脈沖變壓器隔離放大解決了觸發電路與主電路的電氣隔離，也滿足了多只晶閘管同時觸發的同步和功率要求。阻容吸收電路和高速循環水冷裝置的設計，保證了快速晶閘管的安全運行。實驗證明快速晶閘管應用在本加速器電源系統中具有運行可靠，壽命長，安裝方便，無環境污染等優點。隨著更大容量快速晶閘管的出現，這種電力電子器件必將在更大功率的加速器電源中得到進一步的推廣應用。