光纖通信在晶閘管觸發系統中的應用

張天明 廉龍飛 王旭梅

摘 要：在高壓電路中晶閘管脈沖信號經常受到干擾，如何才能實現抗干擾呢？筆者采用晶閘管光纖觸發系統，一方面實現了抗干擾的目的，并把成本降到了最低，克服了光控晶閘管價格高的弊端。

關鍵詞：晶閘管；光控；光纖觸發；隔離；脈沖；抗干擾

我國一直對晶閘管觸發系統研發非常重視，對于研究晶閘管觸發實驗裝置的立項也有很多，高功率電源系統屬于高技術含量的組件系統。極向場電源系統，向互耦合的12組極向場超導線圈供電的就是12組晶閘管變流器，從而對等離子體的平衡、加熱以及產生進行實時的控制。

一、晶閘管觸發系統分析

極向場電源晶閘管由于有數百個晶閘管在起作用，出現電磁干擾強度很高，在不斷的電磁干擾下晶閘管觸發脈沖就會受到干擾，進而發生晶閘管誤觸發的現象，或者不觸發的現象。晶閘管整流器常處于千伏高壓的狀態下，晶閘管作為弱電系統，要想實現正常運行進行隔離非常必要。數千伏電壓的隔離的方式是光耦隔離和變壓器隔離，但是在更高級的電壓面前這種隔離方式就比較困難，同時長距離過程中的觸發系統的抗干擾問題也是難以解決，因此要想脈沖傳輸受干擾以及低壓電路高壓隔離要觸底解決就要采用晶閘管光纖觸發系統。

EAST變流器主回路在對整流線路并聯時用三相橋式同逆流方式，其原理比較簡單，利用兩個相同的器件作為反并聯鏈接，然后按照一定的規律從結構上進行組合，實現兩組同向相反極性的結構，為了保證引線最大限度與配置接近，在任一時間通過的電流都具有相反的性質，在不同器件的外部使他們產生一些磁性相抵，從而讓許多線路的電抗有效降低，同時還可以讓臂間和抗阻的對稱性加強。

二、各種觸發方式的比較

1.直接電觸

材料變壓器隔離就是我們說的直接電觸，在元件的地電位觸發脈沖信號隔離之后，在輸送到其他的元件中，這種觸發方式比較落后，因為他有著很強的電磁干擾。另外利用這種觸發方式制造高端元件的時候技術困擾比較大，主要是難以解決隔離和干擾的問題。

2.直接光觸發

把脈沖信號轉化后也能引起光控晶閘管的觸發，這種情況主要在光纖中作用，因此不會受到其他因素的影響，光纖具有著非常好的絕緣特性讓很多難題引刃而解，但是我們都知道光控晶閘管價格非常高，導致普及率差。

3.間接光觸發

利用光耦合器將觸發脈沖送到高脈沖的電路中進行放大，在電壓持續升高的過程時就會出現難以工作的現象。光耦隔離觸發在進行脈沖傳送的時候會采用全電路的方式，因此也是無法解決脈沖受到干擾的問題，另外光纖隔離觸發通過光電轉化器將信號傳輸到光纖，再由光纖向其他元件輸送并放大，由最后高端元件將轉化為電信號，這種方式觸發傳輸讓信號受到其他因素干擾的概率最大化的減小

三、晶閘管光纖觸發

由于光控晶閘管成本高，雖然能夠解決抗干擾的問題，但是大規模的普及變的困難，因此我們可以利用間接光觸發的辦法利用光纖觸發隔離。

光纖通訊方式就是用光導纖維作為媒介的傳輸，把光波作為一種通訊方式，它具有傳輸頻帶寬，傳輸容量大，質量輕，損耗少的優勢，另外由于絕緣性強可以不受隔離電壓的限制。我們可以設置一組整流器在EAST極向場電源輸出1千伏電壓和15千安電流，采用多晶閘管作為并聯方式構成，同時采用兩整流橋反并聯運行的方式，每個橋臂在每組整流器中由5個晶閘管通過并聯方式構造，統一路觸發脈沖由4個為一組的晶閘管來接收。三相六路觸發脈沖從Alpha板中激發，按照3x2路形式對6路脈沖中的脈沖進行劃分，首先一分為二，然后在光路中用光分路器再將其一分為三，實現了低成本，光纖發送器最簡單線路的目的。

我們利用LED源光纖收發器作為光發送器，因為他具有低功率的特點，光接收用HFBR-2412與光發送HFBR-1414模塊搭配使用。我們設置性能指標為5Mbd通信速率，在正常的（-40到85攝氏度）溫度內工作，光線采用71.5/325型號，實現2公里的最大純屬距離。光分路器為核心的晶閘管光纖觸發具有一定的優勢，光纖傳輸一路信號可以被分割成許多的光纖信號，相比較光信號，分隔后的每一路光纖限號知識光強度會減少，其他特性在信號傳輸中保持穩定。

四、總結

光纖觸發在很多晶閘管系統中已經開始使用，極大的克服了之前脈沖信號受干擾的問題，觸發系統的抗干擾能力顯著增強。在供電時光纖材料的耦合取能方式合高絕緣性讓觸發控制電路的隔離高壓問題迎刃而解。我們在實際使用中光空晶閘管由于成本高，我們使用光纖觸發實現了性價比最高的方式，相信在以后的應用中將大規模的展開。

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