光纤通信在晶闸管触发系统中的应用

张天明 廉龙飞 王旭梅

摘 要：在高压电路中晶闸管脉冲信号经常受到干扰，如何才能实现抗干扰呢？笔者采用晶闸管光纤触发系统，一方面实现了抗干扰的目的，并把成本降到了最低，克服了光控晶闸管价格高的弊端。

关键词：晶闸管；光控；光纤触发；隔离；脉冲；抗干扰

我国一直对晶闸管触发系统研发非常重视，对于研究晶闸管触发实验装置的立项也有很多，高功率电源系统属于高技术含量的组件系统。极向场电源系统，向互耦合的12组极向场超导线圈供电的就是12组晶闸管变流器，从而对等离子体的平衡、加热以及产生进行实时的控制。

一、晶闸管触发系统分析

极向场电源晶闸管由于有数百个晶闸管在起作用，出现电磁干扰强度很高，在不断的电磁干扰下晶闸管触发脉冲就会受到干扰，进而发生晶闸管误触发的现象，或者不触发的现象。晶闸管整流器常处于千伏高压的状态下，晶闸管作为弱电系统，要想实现正常运行进行隔离非常必要。数千伏电压的隔离的方式是光耦隔离和变压器隔离，但是在更高级的电压面前这种隔离方式就比较困难，同时长距离过程中的触发系统的抗干扰问题也是难以解决，因此要想脉冲传输受干扰以及低压电路高压隔离要触底解决就要采用晶闸管光纤触发系统。

EAST变流器主回路在对整流线路并联时用三相桥式同逆流方式，其原理比较简单，利用两个相同的器件作为反并联链接，然后按照一定的规律从结构上进行组合，实现两组同向相反极性的结构，为了保证引线最大限度与配置接近，在任一时间通过的电流都具有相反的性质，在不同器件的外部使他们产生一些磁性相抵，从而让许多线路的电抗有效降低，同时还可以让臂间和抗阻的对称性加强。

二、各种触发方式的比较

1.直接电触

材料变压器隔离就是我们说的直接电触，在元件的地电位触发脉冲信号隔离之后，在输送到其他的元件中，这种触发方式比较落后，因为他有着很强的电磁干扰。另外利用这种触发方式制造高端元件的时候技术困扰比较大，主要是难以解决隔离和干扰的问题。

2.直接光触发

把脉冲信号转化后也能引起光控晶闸管的触发，这种情况主要在光纤中作用，因此不会受到其他因素的影响，光纤具有着非常好的绝缘特性让很多难题引刃而解，但是我们都知道光控晶闸管价格非常高，导致普及率差。

3.间接光触发

利用光耦合器将触发脉冲送到高脉冲的电路中进行放大，在电压持续升高的过程时就会出现难以工作的现象。光耦隔离触发在进行脉冲传送的时候会采用全电路的方式，因此也是无法解决脉冲受到干扰的问题，另外光纤隔离触发通过光电转化器将信号传输到光纤，再由光纤向其他元件输送并放大，由最后高端元件将转化为电信号，这种方式触发传输让信号受到其他因素干扰的概率最大化的减小

三、晶闸管光纤触发

由于光控晶闸管成本高，虽然能够解决抗干扰的问题，但是大规模的普及变的困难，因此我们可以利用间接光触发的办法利用光纤触发隔离。

光纤通讯方式就是用光导纤维作为媒介的传输，把光波作为一种通讯方式，它具有传输频带宽，传输容量大，质量轻，损耗少的优势，另外由于绝缘性强可以不受隔离电压的限制。我们可以设置一组整流器在EAST极向场电源输出1千伏电压和15千安电流，采用多晶闸管作为并联方式构成，同时采用两整流桥反并联运行的方式，每个桥臂在每组整流器中由5个晶闸管通过并联方式构造，统一路触发脉冲由4个为一组的晶闸管来接收。三相六路触发脉冲从Alpha板中激发，按照3x2路形式对6路脉冲中的脉冲进行划分，首先一分为二，然后在光路中用光分路器再将其一分为三，实现了低成本，光纤发送器最简单线路的目的。

我们利用LED源光纤收发器作为光发送器，因为他具有低功率的特点，光接收用HFBR-2412与光发送HFBR-1414模块搭配使用。我们设置性能指标为5Mbd通信速率，在正常的（-40到85摄氏度）温度内工作，光線采用71.5/325型号，实现2公里的最大纯属距离。光分路器为核心的晶闸管光纤触发具有一定的优势，光纤传输一路信号可以被分割成许多的光纤信号，相比较光信号，分隔后的每一路光纤限号知识光强度会减少，其他特性在信号传输中保持稳定。

四、总结

光纤触发在很多晶闸管系统中已经开始使用，极大的克服了之前脉冲信号受干扰的问题，触发系统的抗干扰能力显著增强。在供电时光纤材料的耦合取能方式合高绝缘性让触发控制电路的隔离高压问题迎刃而解。我们在实际使用中光空晶闸管由于成本高，我们使用光纤触发实现了性价比最高的方式，相信在以后的应用中将大规模的展开。

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