一种电磁触发式高压固态开关制造技术

技术编号:11847616 阅读:54 留言:0更新日期:2015-08-07 13:32
本实用新型专利技术公开了一种电磁触发式高压固态开关,包括触发回路和高压回路,所述触发回路包括光耦隔离电路、H桥及其驱动电路、D触发器控制电路和电磁感应电路,所述高压回路由整流电桥T、能量储存与栅极保护电路、IGBT和均压电路组成,本实用新型专利技术用基于半导体器件的固体开关代替传统的气隙开关和机械开关,尤其在脉冲功率技术领域,与传统机械开关相比固体开关具有寿命长、性能稳定可靠、可控性高、导通速度快的优点,本实用新型专利技术的触发回路,加入了光耦隔离,减少了副边高压侧对控制回路的影响;加入了H桥及其驱动部分,加强了对输出触发信号的波形控制;加入了D触发器控制能量开关,提高了同步性能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及固态开关领域,具体是一种电磁触发式高压固态开关
技术介绍
近年来,电缆振荡波局部放电检测技术(DAC/OWTS)已经成为国内外高压电力电缆绝缘状况诊断的热门课题。振荡波检测技术主要用于交联聚乙烯电力电缆检测,属于离线检测的一种有效形式,其中高压固体开关是整个试验装置的核心部件,固体开关须具备耐受电压高、电流容量瞬间较大、导通速度快、无局部放电、无干扰、可重复性好、性能稳定等特点。研宄者正在试图用基于半导体器件的固体开关代替传统的气隙开关和机械开关,尤其在脉冲功率
,固体开关的相关技术一直是研宄的热点课题,这是因为固体开关具有寿命长、性能稳定可靠、可控性高、导通速度快的优点。在振荡波测试系统中,固体开关处于高电位点,触发电路的关键是如何将低电位的触发信号同步传递到处于各悬浮高电位的IGBT门极进而控制其通断状态。其中触发回路的设计是高压固态开关的重要部分。根据信号传递方式的不同,触发方式主要包括光纤触发、光耦触发和电磁触发。光纤控制触发电力电子器件,可以解决电磁干扰和高压隔离的问题,但在多级串联时,光纤线路庞杂,并且各级光电转换器的悬浮工作模式下的电能供应比较棘手。电磁触发是将低电位触发脉冲信号经脉冲变压器隔离后送到高电位电力电子器件门极。脉冲变压器利用磁作为媒介,实现触发电路与主电路之间的隔离,具有可靠性高、电路简单、成本低等优点。针对测量电缆振荡波局部放电的需求特点,设计一种固态开关,包括触发回路及高压回路,触发高压回路的通断,从而达到开关的目的。具有同步性高,触发时间短,耐压等级尚,稳定性强等特点。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种电磁触发式高压固态开关,以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的,本技术提供如下技术方案:一种电磁触发式高压固态开关,包括触发回路和高压回路,所述触发回路包括光耦隔离电路、H桥及其驱动电路、D触发器控制电路和电磁感应电路,所述高压回路由整流电桥T、能量储存与栅极保护电路、IGBT和均压电路组成。作为本技术进一步的方案:输入信号由单片机产生,所述光耦隔离电路对所述输入信号进行隔离,隔离后的输入信号分成两路,一路输入H桥驱动板,一路输入D触发器Cp端;所述H桥驱动板在对输入信号进行处理后分别对四个MOS管进行控制其开断,MOS管设于H桥驱动板中间,用于搭建能量输出节点。作为本技术再进一步的方案:所述D触发器在Cp端接入信号,在D端接入控制信号,控制信号在Cp端输入信号的边沿时开始触发,Q端输出控制干路上能量开关开断。作为本技术再进一步的方案:所述电磁感应电路部分,包括铁氧体磁环作为核心元件,将两个能量节点用导线连接,导线穿过铁氧体磁环,导线在铁氧体磁环上缠绕副边感应线圈,达到传递信息及能量的目的。作为本技术再进一步的方案:所述整流电桥T采用20V稳压二极管,整流电桥T的2和4端分别连接在电流互感器L的两端,整流电桥T的I端连接储能电阻Cs、外部栅极电阻Rg、内部栅极电阻Rgin、钳位二极管Dge和IGBT的栅极,整流电桥T的的3端连接储能电阻Cs、外部栅极电阻Rg、内部栅极电阻Rgin和钳位二极管Dge的另一端,整流电桥T的的3端连接连接IGBT的源极。作为本技术再进一步的方案:所述能量储存与栅极保护电路包括储能电阻Cs和钳位二极管Dge,储能电阻Cs和钳位二极管Dge并联在电桥上。作为本技术再进一步的方案:所述IGBT的栅极与漏极并联在钳位二极管Dge的两端,漏极与源极并联接入均压电路。作为本技术再进一步的方案:所述均压电路包括限流电阻Rs、缓冲电容CB、静态均压电阻RB和二极管D。与现有技术相比,本技术的有益效果是:本技术用基于半导体器件的固体开关代替传统的气隙开关和机械开关,尤其在脉冲功率
,与传统机械开关相比固体开关具有寿命长、性能稳定可靠、可控性高、导通速度快的优点,本技术的触发回路,加入了光耦隔离,减少了副边高压侧对控制回路的影响;加入了 H桥及其驱动部分,加强了对输出触发信号的波形控制;加入了 D触发器控制能量开关,提高了同步性能;通过使用电磁耦合方式,对控制侧及高压侧进行了进一步的隔离,大幅度提高其抗干扰性能,并且达到了一对多的控制效果,在传递能量的同时,保持了其同步性能,本设计的高压回路,加入了 RCD均压电路提高了同步性的同时,起到了防止IGBT击穿的效果,同时加入栅极保护电路,降低了 IGBT击穿的概率。【附图说明】图1为本技术一种电磁触发式高压固态开关中触发回路的结构框图。图2为本技术一种电磁触发式高压固态开关中触发回路的H桥的电路图。图3为本技术一种电磁触发式高压固态开关中高压回路的结构示意图。图4为本技术一种电磁触发式高压固态开关中高压回路的结构框图。图5为本技术一种电磁触发式高压固态开关的高压回路的均压电路的结构示意图。【具体实施方式】下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本技术保护的范围。请参阅图1?5,本技术实施例中,一种电磁触发式高压固态开关,包括触发回路和高压回路,所述触发回路包括光耦隔离电路、H桥及其驱动电路、D触发器控制电路和电磁感应电路。输入信号由单片机产生,频率为200KHZ ;所述光耦隔离电路对所述输入信号进行隔离,隔离后的输入信号分成两路,一路输入H桥驱动板,一路输入D触发器Cp端;所述H桥驱动板在对输入信号进行处理后分别对四个MOS管进行控制其开断,MOS管设于H桥驱动板中间,用于搭建能量输出节点。所述D触发器在Cp端接入信号,在D端接入控制信号,控制信号在Cp端输入信号的边沿时开始触发,Q端输出控制干路上能量开关开断。所述电磁感应电路部分,包括铁氧体磁环作为核心元件,将两个能量节点用导线连接,导线穿过铁氧体磁环,导线在铁氧体磁环上缠绕副边感应线圈,达到传递信息及能量的目的。所述高压回路由整流电桥T、能量储存与栅极保护电路、IGBT和均压电路组成。所述整流电桥T采用20V稳压二极管,整流电桥T的2和4端分别连接在电流互感器L的两端,整流电桥T的I端连接储能电阻Cs、外部栅极电阻Rg、内部栅极电阻Rgin、钳位二极管Dge和IGBT的栅极,整流电桥T的的3端连接储能电阻Cs、外部栅极电阻Rg、内部栅极电阻Rgin和钳位二极管Dge的另一端,整流电桥T的的3端连接连接IGBT的源极。所述能量储存与栅极保护电路包括储能电阻Cs当前第1页1 2 本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种电磁触发式高压固态开关,包括触发回路和高压回路,其特征在于,所述触发回路包括光耦隔离电路、H桥及其驱动电路、D触发器控制电路和电磁感应电路,所述高压回路由整流电桥T、能量储存与栅极保护电路、IGBT和均压电路组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:钟平刘云鹏裴少通王资博赵路佳刘贺晨王畅
申请(专利权)人:华北电力大学保定
类型:新型
国别省市:河北;13

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