阅读说明：本技术 基于隔离电源的晶闸管触发系统及其触发方法 (Thyristor trigger system based on isolated power supply and trigger method thereof ) 是由 张正 潘丽杰 董纪圣 朱琪 黄芳 赵飞 周少哲 周正卿 陈海杰 徐本亮 马国浩 于 2020-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了基于隔离电源的晶闸管触发系统及其方法,基于隔离电源的晶闸管触发系统包括至少一个触发电路,触发电路包括供电端Vin+和Vin-、隔离电源1、高速光耦1晶闸管1,供电端Vin+和Vin-分别相互独立的与隔离电源1的输入端电性连接,隔离电源1包括互相隔离的输出端V1+和V1-。本发明公开的基于隔离电源的晶闸管触发系统及其方法,其使用隔离电源和高速光耦代替触发变压器,体积更小,成本更低；持续电流触发方式在电流换向时能迅速导通,而脉冲阵列方式则可能会在一个脉冲低电平的时间后才开始导通；控制逻辑更加的简单,一个普通GPIO口就可以实现。(The invention discloses a thyristor trigger system based on an isolation power supply and a method thereof, wherein the thyristor trigger system based on the isolation power supply comprises at least one trigger circuit, the trigger circuit comprises power supply ends Vin + and Vin-, the isolation power supply 1 and a high-speed optocoupler 1 thyristor 1, the power supply ends Vin + and Vin-are respectively and independently electrically connected with the input end of the isolation power supply 1, and the isolation power supply 1 comprises output ends V1+ and V1-which are isolated from each other. The thyristor trigger system based on the isolation power supply and the method thereof use the isolation power supply and the high-speed optocoupler to replace a trigger transformer, so that the size is smaller and the cost is lower; the continuous current trigger mode can be quickly conducted during current commutation, and the pulse array mode can be started to be conducted after the time of a pulse low level; the control logic is simpler, and a common GPIO port can be realized.)

基于隔离电源的晶闸管触发系统及其触发方法

技术领域

本发明属于晶闸管触发技术领域，具体涉及一种基于隔离电源的晶闸管触发系统和一种基于隔离电源的晶闸管触发方法。

背景技术

现有的技术方案：用功率三极管驱动触发变压器，产生脉冲阵列来触发晶闸管，通过触发变压器实现控制端和晶闸管交流供电端的隔离。

此方案的缺点：

1.要得到较高的触发电流，对触发变压器的要求很高，体积大且成本高

2.由于脉冲阵列的脉冲之间存在间隙，在电流过零换向时会存在一个最长和脉冲低电平持续时间一样长的关断状态，这在对电流波形要求高的应用场合是不能接受的。

公开号为：CN103956752A，主题名称为一种晶闸管等压投切触发电路的发明专利，其技术方案公开了“所述的晶闸管等压投切触发电路由过零检测电路(1)、投切控制保护电路(2)、信号时序处理电路(3)、驱动隔离电路(4)以及***电源电路(5)组成，所述过零检测电路(1)包括A相过零检测电路(1-1)和C相过零检测电路(1-2)，并连接于投切控制保护电路(2)，所述A相过零检测电路(1-1)的一个输入端连接于A相晶闸管开关的上部连接端K2，经过6个电阻串联后与由4个1N4007整流二极管组成整流器的交流输入端I1相连，该整流器的另一个交流输入端I2连接于A相晶闸管开关的下部连接端K1，该整流器的直流输出端Q1、Q2分别连接于MOC8050光电耦合器的1脚和2脚，所述MOC8050光电耦合器的5脚经上拉电阻接至电源正极，MOC8050光电耦合器的4脚接地，所述MOC8050光电耦合器的5脚传输至AT89C2051单片机的12脚及18脚；所述投切控制保护电路(2)包括外部控制信号输入电路(2-1)、AT89C2051单片机电路(2-2)以及MAX813L电路(2-3)，通过输入外部控制命令，将所述外部控制信号输入电路(2-1)产生的低电平控制信号和所述过零检测电路(1)产生的过零检测信号传输至所述AT89C2051单片机电路(2-2)，该AT89C2051单片机电路(2-2)输出两组间隔为160us的高低电平脉冲作为A相和C相晶闸管开关的驱动信号”。

以上述发明专利为例，其虽然提及了通过驱动隔离电路对晶闸管触发导通，但是其技术方案与本发明的不同，本发明是基于隔离电源进行触发晶闸管。因此，针对上述问题，予以进一步改进。

发明内容

本发明的主要目的在于提供基于隔离电源的晶闸管触发系统及其触发方法，其使用隔离电源和高速光耦代替触发变压器，体积更小，成本更低；持续电流触发方式在电流换向时能迅速导通，而脉冲阵列方式则可能会在一个脉冲低电平的时间后才开始导通；控制逻辑更加的简单，一个普通GPIO口就可以实现。

本发明的另一目的在于提供基于隔离电源的晶闸管触发系统及其触发方法，其用隔离电源模块实现控制端供电和晶闸管交流供电的隔离，用高速光耦实现控制信号和晶闸管交流供电的隔离，并且通过峰值电流加持续电流的触发方式，保证快速导通和快速换向。

为达到以上目的，本发明提供一种基于隔离电源的晶闸管触发系统，用于触发晶闸管，包括：

至少一个触发电路，触发电路包括供电端Vin+和Vin-、隔离电源1、高速光耦1晶闸管1，供电端Vin+和Vin-分别相互独立的与隔离电源1的输入端电性连接，隔离电源1包括互相隔离的输出端V1+和V1-；

触发信号1接入高速光耦1的输入端的发光二极管的管脚，并且经过光电隔离后输出控制信号，高速光耦1的一个输出端通过电阻R1与三极管Q1的基极电性连接从而将控制信号输出到三极管Q1，以此驱动三极管Q1，高速光耦1的另一个输出端还与三极管Q1的发射极电性连接；

三极管Q1的集电极依次通过电阻R2和二极管D1后与晶闸管1的门极电性连接，电阻R2的两端并接有电容C1，电流通过电容C1后产生峰值电流并且电流再通过电阻R2后产生持续电流(控制信号经过三极管Q1后被放大，三极管Q1导通的瞬间，由于电容通交流的特性，电流首先从电容C1流过，产生一个峰值电流，然后电流经电阻R2流过，产生一个持续电流，持续时长由晶闸管1所需导通时长决定)。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，二极管D1的阴极通过二极管D2与隔离电源1的输出端V1-电性连接，二极管D1用于防止反向电流，二极管D2用于钳位保护晶闸管1不被反向电压击穿。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，二极管D2的两端并接有电阻R3，电阻R3用于防止因干扰造成的晶闸管1误导通以及保证无触发电流时晶闸管1有效关断。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，触发电路之间的供电端Vin+和Vin-为共用。

为达到以上目的，本发明提供一种基于隔离电源的晶闸管触发方法，包括以下步骤：

步骤S1：至少一个触发电路，触发电路包括供电端Vin+和Vin-、隔离电源1、高速光耦1晶闸管1，供电端Vin+和Vin-分别相互独立的与隔离电源1的输入端电性连接，隔离电源1包括互相隔离的输出端V1+和V1-；

步骤S2：触发信号1接入高速光耦1的输入端的发光二极管的管脚，并且经过光电隔离后输出控制信号，高速光耦1的一个输出端通过电阻R1与三极管Q1的基极电性连接从而将控制信号输出到三极管Q1，以此驱动三极管Q1，高速光耦1的另一个输出端还与三极管Q1的发射极电性连接；

步骤S3：三极管Q1的集电极依次通过电阻R2和二极管D1后与晶闸管1的门极电性连接，电阻R2的两端并接有电容C1，电流通过电容C1后产生峰值电流并且电流再通过电阻R2后产生持续电流(控制信号经过三极管Q1后被放大，三极管Q1导通的瞬间，由于电容通交流的特性，电流首先从电容C1流过，产生一个峰值电流，然后电流经电阻R2流过，产生一个持续电流，持续时长由晶闸管1所需导通时长决定)。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S3具体实施为以下步骤：

步骤S3.1：通过调整供电端Vin+和Vin-电压值以及电容C1的电容值来调整峰值电流的大小(峰值电流足够大以保证晶闸管开通速度足够快)；

步骤S3.2：通过调整电阻R2的阻值来调整持续电流的大小(持续电流足够大以保证晶闸管1在电流过零换向时能快速导通，但也不可过大而白白增加功率损耗甚至超过门极的最大平均功率导致晶闸1管烧毁)。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，二极管D1的阴极通过二极管D2与隔离电源1的输出端V1-电性连接，二极管D1用于防止反向电流，二极管D2用于钳位保护晶闸管1不被反向电压击穿。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，二极管D2的两端并接有电阻R3，电阻R3用于防止因干扰造成的晶闸管1误导通以及保证无触发电流时晶闸管1有效关断。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，触发电路之间的供电端Vin+和Vin-为共用。

附图说明

图1是本发明的基于隔离电源的晶闸管触发系统及其触发方法的触发电路图。

图2是本发明的基于隔离电源的晶闸管触发系统及其触发方法的触发电流波形图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

参见附图的图1，图1是本发明的基于隔离电源的晶闸管触发系统及其触发方法的触发电路图，图2是本发明的基于隔离电源的晶闸管触发系统及其触发方法的触发电流波形图。

在本发明的优选实施例中，本领域技术人员应注意，本发明所涉及的晶闸管、电阻等可被视为现有技术。

优选实施例。

本发明公开了一种基于隔离电源的晶闸管触发系统，用于触发晶闸管，包括：

至少一个触发电路，触发电路包括供电端Vin+和Vin-、隔离电源1、高速光耦1晶闸管1，供电端Vin+和Vin-分别相互独立的与隔离电源1的输入端电性连接，隔离电源1包括互相隔离的输出端V1+和V1-；

触发信号1接入高速光耦1的输入端的发光二极管的管脚，并且经过光电隔离后输出控制信号，高速光耦1的一个输出端通过电阻R1与三极管Q1的基极电性连接从而将控制信号输出到三极管Q1，以此驱动三极管Q1，高速光耦1的另一个输出端还与三极管Q1的发射极电性连接；

三极管Q1的集电极依次通过电阻R2和二极管D1后与晶闸管1的门极电性连接，电阻R2的两端并接有电容C1，电流通过电容C1后产生峰值电流并且电流再通过电阻R2后产生持续电流(控制信号经过三极管Q1后被放大，三极管Q1导通的瞬间，由于电容通交流的特性，电流首先从电容C1流过，产生一个峰值电流，然后电流经电阻R2流过，产生一个持续电流，持续时长由晶闸管1所需导通时长决定)。

具体的是，二极管D1的阴极通过二极管D2与隔离电源1的输出端V1-电性连接，二极管D1用于防止反向电流，二极管D2用于钳位保护晶闸管1不被反向电压击穿。

更具体的是，二极管D2的两端并接有电阻R3，电阻R3用于防止因干扰造成的晶闸管1误导通以及保证无触发电流时晶闸管1有效关断。

进一步的是，触发电路之间的供电端Vin+和Vin-为共用。

优选地，如说明书附图图1所示，第一个触发电路中包括隔离电源1以及输出端V1+和V1-、高速光耦1、电阻R1、三极管Q1、电阻R2、电容C1、晶闸管1、二极管D2、电阻R3和触发信号1，那么第n个触发电路包括隔离电源n以及输出端Vn+和Vn-、高速光耦n、电阻R1n、三极管Q1n、电阻R2n、电容C1n、晶闸管n、二极管D2n、电阻R3n和触发信号n，以此类推，各个触发电路的供电端Vin+和Vin-为共用，可以实现多个晶闸管触发。

本发明还公开了一种基于隔离电源的晶闸管触发方法，包括以下步骤：

步骤S1：至少一个触发电路，触发电路包括供电端Vin+和Vin-、隔离电源1、高速光耦1晶闸管1，供电端Vin+和Vin-分别相互独立的与隔离电源1的输入端电性连接，隔离电源1包括互相隔离的输出端V1+和V1-；

步骤S2：触发信号1接入高速光耦1的输入端的发光二极管的管脚，并且经过光电隔离后输出控制信号，高速光耦1的一个输出端通过电阻R1与三极管Q1的基极电性连接从而将控制信号输出到三极管Q1，以此驱动三极管Q1，高速光耦1的另一个输出端还与三极管Q1的发射极电性连接；

步骤S3：三极管Q1的集电极依次通过电阻R2和二极管D1后与晶闸管1的门极电性连接，电阻R2的两端并接有电容C1，电流通过电容C1后产生峰值电流并且电流再通过电阻R2后产生持续电流(控制信号经过三极管Q1后被放大，三极管Q1导通的瞬间，由于电容通交流的特性，电流首先从电容C1流过，产生一个峰值电流，然后电流经电阻R2流过，产生一个持续电流，持续时长由晶闸管1所需导通时长决定)。

具体的是，步骤S3具体实施为以下步骤：

步骤S3.1：通过调整供电端Vin+和Vin-电压值以及电容C1的电容值来调整峰值电流的大小(峰值电流足够大以保证晶闸管开通速度足够快)；

步骤S3.2：通过调整电阻R2的阻值来调整持续电流的大小(持续电流足够大以保证晶闸管1在电流过零换向时能快速导通，但也不可过大而白白增加功率损耗甚至超过门极的最大平均功率导致晶闸1管烧毁)。

更具体的是，二极管D1的阴极通过二极管D2与隔离电源1的输出端V1-电性连接，二极管D1用于防止反向电流，二极管D2用于钳位保护晶闸管1不被反向电压击穿。

优选地，二极管D2的两端并接有电阻R3，电阻R3用于防止因干扰造成的晶闸管1误导通以及保证无触发电流时晶闸管1有效关断。

优选地，触发电路之间的供电端Vin+和Vin-为共用。

优选地，如说明书附图图1所示，第一个触发电路中包括隔离电源1以及输出端V1+和V1-、高速光耦1、电阻R1、三极管Q1、电阻R2、电容C1、晶闸管1、二极管D2、电阻R3和触发信号1，那么第n个触发电路包括隔离电源n以及输出端Vn+和Vn-、高速光耦n、电阻R1n、三极管Q1n、电阻R2n、电容C1n、晶闸管n、二极管D2n、电阻R3n和触发信号n，以此类推，各个触发电路的供电端Vin+和Vin-为共用，可以实现多个晶闸管触发。

值得一提的是，本发明专利申请涉及的晶闸管、电阻等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。

对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。