一种用于单向晶闸管的触发电路和电力电子装置的制作方法

本申请涉及电力电子领域，具体涉及一种用于单向晶闸管的触发电路和电力电子装置。

背景技术：

1、模块化多电平换流器(modular multilevel converter，mmc)、静止无功发生器(static var generator，svg)等电力电子装置中的功率模块通常采用级联形式。当功率模块发生故障的情况下，为确保电力电子装置的可用性，相关技术往往通过配置电磁式真空开关、气体膨胀式一次性开关等机械式开关将发生故障的功率模块从电力电子装置中切除。但电磁式真空开关动作时间较长，机械结构存在卡涩拒动风险，而且冲击电流会导致合闸可靠性差。而气体膨胀式一次性开关动作时间长且维修便利性差等。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中机械式开关动作时间长等问题，本申请提供了一种用于单向晶闸管的触发电路，用于通过控制单向晶闸管使功率模块旁路。触发电路可以包括：第一触发模块和传输模块。第一触发模块与功率模块连接，第一触发模块还与传输模块连接，传输模块与单向晶闸管连接。

2、第一触发模块用于：根据来自功率模块的驱动信号输出第一脉冲信号。

3、传输模块用于：将第一脉冲信号传输给单向晶闸管使单向晶闸管短路。

4、在一些可能的实现方式中，第一触发模块包括开关管、第一电阻和第一电容；

5、开关管的控制极用于与功率模块连接，开关管的第一极与第一电阻的第一端连接，开关管的第二极与第一电容的第一端连接，第一电阻和第一电容各自的第二端均与传输模块连接。

6、进一步，第一触发模块还包括采集模块。采集模块的第一输入端与第一电阻的第二端连接，采集模块的第二输入端与第一电容的第二端连接，采集模块的输出端与功率模块连接。

7、采集模块用于：获取第一脉冲信号，并将第一脉冲信号转换为数字信号输出给功率模块。

8、功率模块用于：根据数字信号控制驱动信号的输出。

9、示例性的，第一脉冲信号的幅值、脉宽和频率至少一项依次增大。

10、在另一些可能的实现方式中，触发电路还包括第二触发模块；第二触发模块的第一输入端和第二输入端均与功率模块中的子模块电容连接，第二触发模块的第一输出端和第二输出端均与传输模块连接。

11、第二触发模块用于：根据子模块电容的电压输出第二脉冲信号给传输模块。

12、传输模块还用于：将第二脉冲信号传输给单向晶闸管使单向晶闸管短路。

13、进一步，第二触发模块包括第二电容、第三电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一击穿二极管。

14、第二电容和第二电阻各自的第一端连接，作为第二触发模块的第一输入端；第三电容和第三电阻各自的第一端连接，作为第二触发模块的第二输入端和第二输出端；第二电容、第三电容、第二电阻和第三电阻各自的第二端连接，且与第一击穿二极管的阳极连接，第一击穿二极管的阴极与第四电阻的第一端连接，第四电阻的第二端作为第二触发模块的第一输出端。

15、在有一些可能的实现方式中，触发电路还包括第三触发模块。第三触发模块的第一输入端与传输模块连接，第三触发模块的第二输入端与单向晶闸管的阳极连接，第三触发模块的输出端与单向晶闸管的控制极连接；

16、第三触发模块用于：根据单向晶闸管的阳极与控制极之间的电压输出第三脉冲信号给单向晶闸管使单向晶闸管短路。

17、进一步，第三触发模块包括第五电阻、第六电阻和第二击穿二极管。

18、第五电阻的第一端作为第三触发模块的第一输入端；第五电阻的第二端与第六电阻的第一端连接，作为第三触发模块的输出端；第六电阻的第二端与第二击穿二极管的阴极连接；第二击穿二极管的阳极作为第三触发模块的第二输入端，与单向晶闸管的阳极连接。

19、可选的，传输模块包括第一原边绕组、第二原边绕组和副边绕组。

20、第一原边绕组的第一端与第一电阻的第二端连接，第一原边绕组的第二端与第一电容的第二端连接；第二原边绕组的第一端与第二触发模块的第一输出端连接，第二原边绕组的第二端与第二触发模块的第二输出端连接；副边绕组的第一端与第三触发模块的第一输入端连接，副边绕组的第二端与单向晶闸管的阴极连接。

21、可选的，单向晶闸管包括层叠设置的阳极侧外壳、第一钼片层、芯片层、第二钼片层和阴极侧外壳。

22、所述单向晶闸管还包括第一金属层和/或第二金属层，所述第一金属层层叠设置于所述阳极侧外壳和所述第一钼片层之间，所述第二金属层层叠设置于所述阴极侧外壳和所述第二钼片层之间。

23、再一方面，本申请还提供了一种电力电子装置，包括功率模块、单向晶闸管和上述触发电路。触发电路与单向晶闸管连接，触发电路还与功率模块连接。

24、可选的，电力电子装置可以为模块化多电平换流器(modular multilevelconverter，mmc)、静止无功发生器(static var generator，svg)等。

25、与现有技术相比，本申请的有益效果为：

26、本申请提供的用于单向晶闸管的触发电路包括第一触发模块和传输模块。第一触发模块用于根据来自功率模块的驱动信号输出第一脉冲信号，传输模块用于将第一脉冲信号传输给单向晶闸管使单向晶闸管短路。第一驱动信号通过传输模块能够及时的通过传输模块传输给单向晶闸管，通过控制单向晶闸管的短路使功率模块旁路。与机械式开关相比，本申请能够快速控制单向晶闸管短路，保证功率模块的安全性。同时，避免出现电磁式真空开关的机械结构存在卡涩拒动风险以及冲击电流会导致合闸可靠性差的问题，还可以避免气体膨胀式一次性开关存在的动作时间长、维修便利性差等问题。

27、本申请用于触发单向晶闸管的第一脉冲信号的幅值、脉宽和频率至少一项依次增大，也就是可以采用单组多级触发的方式使单向晶闸管的阻断电阻逐渐下降，最终实现单向晶闸管的短路。

28、本申请中的单向晶闸管设有第一金属层和/或第二金属层，第一金属层和/或第二金属层采用大电阻率的金属，在流过单向晶闸管的电流较大时，通过第一金属层和第二金属层产生的大量热量能够快速损坏单向晶闸管实现单向晶闸管的短路，同时减少了外置电阻的散热。同时，本申请中的单向晶闸管可以将单向晶闸管的短路电流降低2倍以上，从而降低功率模块的防爆设计难度。

29、本申请中第一触发模块的采集模块可以用于将获取的第一脉冲信号转换为数字信号输出给功率模块，功率模块根据数字信号控制驱动信号的输出。也就是说，本申请可以通过采集模块实现了第一脉冲信号的反馈，进而通过第一脉冲信号实现驱动信号的控制。

技术特征：

1.一种用于单向晶闸管的触发电路，用于通过控制所述单向晶闸管使功率模块旁路；其特征在于，所述触发电路包括第一触发模块和传输模块；

2.根据权利要求1所述的触发电路，其特征在于，所述第一触发模块包括开关管、第一电阻和第一电容；

3.根据权利要求2所述的触发电路，其特征在于，所述第一触发模块还包括采集模块，所述采集模块的第一输入端与所述第一电阻的第二端连接，所述采集模块的第二输入端与所述第一电容的第二端连接，所述采集模块的输出端与所述功率模块连接；

4.根据权利要求1至3中任一项所述的触发电路，其特征在于，所述第一脉冲信号的幅值、脉宽和频率至少一项依次增大。

5.根据权利要求2或3所述的触发电路，其特征在于，所述触发电路还包括第二触发模块；所述第二触发模块的第一输入端和第二输入端均与所述功率模块中的子模块电容连接，所述第二触发模块的第一输出端和第二输出端均与所述传输模块连接；

6.根据权利要求5所述的触发电路，其特征在于，所述第二触发模块包括第二电容、第三电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一击穿二极管；

7.根据权利要求5或6所述的触发电路，其特征在于，所述触发电路还包括第三触发模块；所述第三触发模块的第一输入端与所述传输模块连接，所述第三触发模块的第二输入端与所述单向晶闸管的阳极连接，所述第三触发模块的输出端与所述单向晶闸管的控制极连接；

8.根据权利要求7所述的触发电路，其特征在于，所述第三触发模块包括第五电阻、第六电阻和第二击穿二极管；

9.根据权利要求7或8所述的触发电路，其特征在于，所述传输模块包括第一原边绕组、第二原边绕组和副边绕组；

10.根据权利要求1至9中任一项所述的触发电路，其特征在于，所述单向晶闸管包括层叠设置的阳极侧外壳、第一钼片层、芯片层、第二钼片层和阴极侧外壳；

11.一种电力电子装置，其特征在于，包括功率模块、单向晶闸管和如权利要求1至10中任一项所述触发电路；所述触发电路与所述单向晶闸管连接，所述触发电路还与所述功率模块连接。

技术总结本申请提供了一种用于单向晶闸管的触发电路和电力电子装置。触发电路包括第一触发模块和传输模块。第一触发模块用于根据来自功率模块的驱动信号输出第一脉冲信号，传输模块用于将第一脉冲信号传输给单向晶闸管使单向晶闸管短路。第一驱动信号通过传输模块能够及时的通过传输模块传输给单向晶闸管，通过控制单向晶闸管的短路使功率模块旁路。本申请能够快速控制单向晶闸管短路，保证功率模块的安全性。同时，避免出现电磁式真空开关的机械结构存在卡涩拒动风险以及冲击电流会导致合闸可靠性差的问题，还可以避免气体膨胀式一次性开关存在的动作时间长、维修便利性差等问题。技术研发人员：王克峰,闻褔岳,韩磊,郭攀,杜宇鹏,耿钰翔受保护的技术使用者：中电普瑞电力工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23