一种带陡化间隙的触发真空开关触发源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带陡化间隙的触发真空开关触发源；包括：半波整流回路、原方储能电容、晶闸管、续流二极管、脉冲变压器、副方触发电容和陡化间隙。本实用新型专利技术中，触发源利用脉冲变压器产生脉冲高压输出，在脉冲变压器低压侧通过晶闸管控制原方储能电容放电，在脉冲变压器高压侧并联小容值触发电容并在电容后串联陡化间隙。通过调节陡化间隙击穿电压可以提高触发电容充电电压及储存能量，从而增加TVS触发沿面被击穿时注入到其中的触发能量。提高脉冲变压器变比并在变压器输出侧串联陡化间隙后的触发源输出能量大幅提高同时不受触发沿面金属沉积的影响，能够实现对TVS的可靠导通。

【技术实现步骤摘要】
一种带陡化间隙的触发真空开关触发源
本技术属于高电压电工电器技术和脉冲功率
，更具体地，涉及一种带陡化间隙的触发真空开关触发源。
技术介绍
触发真空开关是结合真空开关技术与三极火花隙技术而发展起来的一种新型开关器件，利用真空作为主电极的间隙绝缘介质和灭弧介质，并采用特殊设计的触发电极控制开关闭合，在脉冲功率
中得到了广泛的应用。而触发真空开关的触发单元很大程度上决定了触发真空开关的工作寿命，很多情况下触发真空开关都是因为触发单元不能正常工作即触发极在接收到触发信号后开关不能正常导通，而导致开关寿命终结。随着脉冲功率技术的发展，要求触发真空开关能在高电压、大电流下工作，且具有较长的寿命能够可靠稳定触发。触发真空开关采用的主电极结构多为平板电极或者多棒电极结构，触发极结构主要有两种：沿面击穿型和场击穿型。多棒极结构的触发真空开关由于电弧通道和燃弧面积的增加，避免了真空电弧集聚对开关主电极的烧蚀，从而大大提高了开关的通流能力；增加棒电极之间的距离可以提高开关工作电压。沿面击穿型触发真空开关在导通过程对触发能量的要求不高。目前沿面击穿型多棒极触发真空开关的触发主要存在下列问题：(1)多棒极型触发真空开关触发单元布置于电极平台中央。由于远离了燃弧间隙，会对初始等离子体的扩散产生一定的影响，使触发变得困难，这种现象当开关工作在负极性模式下时尤为明显；(2)棒电极之间距离的增加要求开关触发源提供更高的触发能量来保证开关可靠导通；(3)沿面击穿型触发真空开关在导通过程对触发能量的要求不高，但开关关合大电流时，真空电弧所产生的金属蒸汽会不断在沿面上沉积。这将造成沿面击穿电压的下降、触发源输出能量降低，最终导致触发失效。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种带陡化间隙的触发真空开关触发源，由此解决现有技术中开关关合大电流时，真空电弧所产生的金属蒸汽会不断在沿面上沉积导致沿面击穿电压的下降、触发源输出能量降低，触发失效的技术问题。为实现上述目的，按照本技术的一个方面，提供了一种带陡化间隙的触发真空开关触发源，包括：半波整流回路、原方储能电容、晶闸管、续流二极管、脉冲变压器、副方触发电容和陡化间隙；半波整流回路的输入端作为触发真空开关触发源的输入端；晶闸管的阳极连接至半波整流回路的输出端，晶闸管的阳极还通过原方储能电容接地；晶闸管的阴极连接至脉冲变压器的初级绕组的一端，脉冲变压器的初级绕组的另一端接地；续流二极管的阴极连接至脉冲变压器的初级绕组的一端，续流二极管的阳极接地；陡化间隙的一端连接至脉冲变压器的次级绕组的一端，陡化间隙的另一端作为触发真空开关触发源的输出端；陡化间隙的一端还通过副方触发电容接地，脉冲变压器的次级绕组的另一端接地。触发源利用脉冲变压器产生脉冲高压输出，在脉冲变压器低压侧通过晶闸管控制原方储能电容放电，在脉冲变压器高压侧并联小容值触发电容并在电容后串联陡化间隙。通过调节陡化间隙击穿电压可以提高触发电容充电电压及储存能量，从而增加TVS触发沿面被击穿时注入到其中的触发能量。提高脉冲变压器变比并在变压器输出侧串联陡化间隙后的触发源输出能量大幅提高同时不受触发沿面金属沉积的影响，能够实现对TVS的可靠导通。更进一步地，半波整流回路包括：升压变压器、高压硅堆和充电电阻；升压变压器的初级绕组作为所述半波整流回路的输入端，高压硅堆的阳极连接至升压变压器的次级绕组的一端，升压变压器的次级绕组的另一端接地，充电电阻的一端连接至高压硅堆的阴极，充电电阻的另一端作为半波整流回路的输出端。更进一步地，陡化间隙可以为火花隙开关。本技术提供的触发真空开关触发源，输出能量高且不受触发沿面金属沉积的影响；具有以下技术效果：(1)触发源采用利用脉冲变压器产生脉冲高压输出，提高脉冲变压器变比可以提高触发源的输出能量。(2)在脉冲变压器低压侧通过晶闸管控制原方储能电容放电，通过光纤由前级控制回路控制导通。(3)在脉冲变压器高压侧并联小容值触发电容，用于储存触发能量，产生一个幅值很高、上升陡度很大的触发电流，由此产生大量初始等离子体用于开关导通。(4)在触发电容与触发极之间串联陡化间隙，通过调节陡化间隙击穿电压可以提高触发电容充电电压及储存能量，从而增加触发真空开关触发沿面被击穿时注入到其中的触发能量。附图说明图1是本技术提供的带陡化间隙的触发真空开关触发源的结构示意图。图2是本技术提供的陡化间隙的结构示意图，图2(a)中两电极火花间隙为自放电方式开关，图2(b)中为触发管型火花间隙，图2(c)、图2(d)中为场畸变型火花间隙。图3是本技术提供的带陡化间隙的触发真空开关触发源中陡化间隙的结构示意图。图4是本技术提供的陡化间隙为触发管型火花间隙的触发真空开关触发源的结构示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为升压变压器；2为高压硅堆；3为充电电阻；4为原方储能电容；5为晶闸管；6为续流二极管；7为脉冲变压器；8为副方触发电容；9为陡化间隙；A、B为主电极；C为绝缘支撑结构；D为触发极；E为触发极外绝缘，90为触发极；91为绝缘瓷管；92、93为主电极；94为绝缘支撑结构。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本技术涉及一种带陡化间隙的触发真空开关的触发源，可以应用于直流耐压25kV以上的沿面击穿型多棒极触发真空开关的触发。本技术的目的是为了增加主电极间隙在20mm以上直流耐压达到25kV以上的触发真空开关的寿命，抑制由于沿面金属沉积造成的触发源输出电压下降，同时提高触发源的输出能量。触发源输出能量高且不受触发沿面金属沉积的影响，能够实现对TVS的100％可靠导通。本技术提供了一种带陡化间隙的触发真空开关触发源，其整个回路结构为：升压变压器1、高压硅堆2、充电电阻3构成半波整流回路，用于对脉冲变压器原方储能电容进行充电。晶闸管5作为原方储能电容4的放电控制开关。续流二极管6防止放电时脉冲变压器绕组上发生振荡。脉冲变压器7副方产生高压脉冲输出给副方触发电容8充电。在脉冲变压器7高压侧并联小容值触发电容，并在触发电容与触发真空开关触发极之间串联一个陡化间隙9。本技术中，触发源采用利用脉冲变压器产生脉冲高压输出，提高脉冲变压器变比可以提高触发源的输出能量。在脉冲变压器低压侧通过晶闸管控制原方储能电容放电，通过光纤由前级控制回路控制导通。在脉冲变压器高压侧并联小容值触发电容，用于储存触发能量，产生一个幅值很高、上升陡度很大的触发电流，由此产生大量初始等离子体用于开关导通。在触发电容与触发极之间串联陡化间隙，通过调节陡化间隙击穿电压可以提高触发电容充电电压及储存能量，从而增加触发真空开关触发沿面被击穿时注入到其中的触发能量。为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带陡化间隙的触发真空开关触发源，其特征在于，包括：半波整流回路、原方储能电容(4)、晶闸管(5)、续流二极管(6)、脉冲变压器(7)、副方触发电容(8)和陡化间隙(9)；所述半波整流回路的输入端作为触发真空开关触发源的输入端；所述晶闸管(5)的阳极连接至所述半波整流回路的输出端，所述晶闸管(5)的阳极还通过所述原方储能电容(4)接地；所述晶闸管(5)的阴极连接至所述脉冲变压器(7)的初级绕组的一端，所述脉冲变压器(7)的初级绕组的另一端接地；所述续流二极管(6)的阴极连接至所述脉冲变压器(7)的初级绕组的一端，所述续流二极管(6)的阳极接地；所述陡化间隙(9)的一端连接至所述脉冲变压器(7)的次级绕组的一端，所述陡化间隙(9)的另一端作为触发真空开关触发源的输出端；所述陡化间隙(9)的一端还通过所述副方触发电容(8)接地，所述脉冲变压器(7)的次级绕组的另一端接地。

【技术特征摘要】
1.一种带陡化间隙的触发真空开关触发源，其特征在于，包括：半波整流回路、原方储能电容(4)、晶闸管(5)、续流二极管(6)、脉冲变压器(7)、副方触发电容(8)和陡化间隙(9)；所述半波整流回路的输入端作为触发真空开关触发源的输入端；所述晶闸管(5)的阳极连接至所述半波整流回路的输出端，所述晶闸管(5)的阳极还通过所述原方储能电容(4)接地；所述晶闸管(5)的阴极连接至所述脉冲变压器(7)的初级绕组的一端，所述脉冲变压器(7)的初级绕组的另一端接地；所述续流二极管(6)的阴极连接至所述脉冲变压器(7)的初级绕组的一端，所述续流二极管(6)的阳极接地；所述陡化间隙(9)的一端连接至所述脉冲变压器(7)的次级绕组的一端，所述陡化间隙(9)...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴玲，张凯伦，向凌峰，毛新果，张弛，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42