用于高压回路的电磁式固体开关及检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于高压回路的电磁式固体开关及检测装置。其中，该固体开关包括：信号调制电路，用于将接收到初始控制信号进行信号调制得到调制控制信号；耦合电路，用于对调制控制信号耦合生成耦合信号；信号调理电路，用于对耦合信号进行信号调整得到驱动控制信号；IGBT串联电路包括多个串联连接的IGBT管，驱动控制信号控制IGBT管的导通或关断；信号调理电路包括能量存储电路，用于在初始控制信号存在的情况下，存储耦合信号的电能，并在初始控制信号不存在的情况下释放电能，为IGBT串联电路供能。采用本发明专利技术，解决了现有技术中固体开关受电磁干扰，导致对高压输电系统检修的结果不准确的问题，实现了消除固体开关的电磁干扰的效果。

【技术实现步骤摘要】
用于高压回路的电磁式固体开关及检测装置
本专利技术涉及电力电子领域，具体而言，涉及一种用于高压回路的电磁式固体开关及检测装置。
技术介绍
输电系统的安全运行关系到国计民生，因此需要定期对输电系统等电力设备进行检查和维护。在检查中，经常需要对输电设备进行断开和导通操作，由于输电系统一般为高压回路，因此对其进行导通与断开操作对人身和设备的安全造成巨大的威胁。现有技术在断开或导通高压设备时大多采用气隙或机械开关，但往往伴随着严重的局部放电现象，极大威胁这人身设备的安全和影响检测的精度。随着半导体技术的发展，使用固体开关替代传统气隙开关和机械开关已成为可能和趋势。常见的供能方式主要有电池供电、激光供电和电磁供电。电池供电充电麻烦，很难实现长时期使用，因此无法得到有效推广；激光供能是利用激光器产生光源，然后经过光纤连接到驱动侧的光电转换器和储能单元，该种供能方式成本极其昂贵，推广的价值不高；电磁供电方式是基于电磁感应的原理，是最常用的一种供电方式，但目前暂无法有效解决电磁干扰和绝缘的问题，而固体开关的电磁干扰在对高压输电系统进行检测时易被误认为是高压输电系统的局部放电，从而会造成检测结果的偏差。现有技术中固体开关的触发方式可以采用光耦触发，但是光耦隔离耐压难以胜任，同时光耦是有源器件，多路电源的隔离输出是个难点。还可以使用电磁触发，基本思路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，电磁触发方法在同步感应、驱动波形一致性方面欠佳，同时，电磁方案会对固体开关高压侧产生电磁干扰。但是上述两种触发方式均可能会造成固体开关的电磁干扰，从而影响对高压输电系统检测结果的偏差。由上可知，现有技术中的固体开关的供能和触发方式使得在控制高压输电系统进行检修时导通与断开固体开关时发生电磁干扰，从而使得固体开关不稳定、使用不安全，并且导致检测结果不准确。针对现有技术中固体开关受电磁干扰，导致对高压输电系统检修的结果不准确的问题，目如尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
针对相关技术中固体开关受电磁干扰，导致对高压输电系统检修的结果不准确的问题，目前尚未提出有效的解决方案，为此，本专利技术的主要目的在于提供一种用于高压回路的电磁式固体开关及检测装置，以解决上述问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于高压回路的电磁式固体开关，该固体开关包括:信号调制电路，与信号生成器连接，用于将接收到的初始控制信号进行信号调制得到调制控制信号；耦合电路，与信号调制电路，用于将调制控制信号耦合生成耦合信号；信号调理电路，与耦合电路连接，用于对耦合信号进行信号调整得到驱动控制信号；IGBT串联电路，与信号调理电路连接，IGBT串联电路包括多个串联连接的IGBT管，驱动控制信号控制IGBT管的导通或关断；其中，信号调理电路包括多个控制子电路，每个控制子电路包括:能量存储电路，连接于耦合电路与IGBT串联电路之间，用于在初始控制信号存在的情况下，存储耦合信号的电能，并在初始控制信号不存在的情况下释放电能为IGBT串联电路供能。进一步地，信号调制电路包括:第一信号调理电路，与信号生成器连接，用于将初始控制信号调理成目标幅值的目标控制信号；PWM信号生成电路，用于生成PWM信号；触发器电路，分别与第一信号调理电路和PWM信号生成电路连接，用于对目标控制信号进行时序调整得到与PWM信号同步的同步控制信号；逻辑与门电路，分别与触发器电路和PWM信号生成电路连接，用于对PWM信号和同步控制信号进行逻辑运算得到第一驱动信号；功率驱动电路，与逻辑与门电路连接，功率驱动电路包括MOS管，第一驱动信号通过控制MOS管的开闭输出调制控制信号。进一步地，PWM信号生成电路包括:PWM生成电路，用于生成原始PWM信号；逻辑控制芯片，与PWM生成电路连接，用于增强原始PWM信号的能量生成PWM信号。进一步地，控制子电路还包括:整流电路，连接于耦合电路与能量存储电路之间，用于对耦合信号进行整流得到直流信号；滤波电路，连接于整流电路与能量存储电路之间，用于对直流信号进行滤波得到驱动控制信号。进一步地，控制子电路还包括:栅极保护电路，连接于能量存储电路与IGBT串联电路之间，用于保护IGBT管的栅极。进一步地，IGBT串联电路还包括:均压电路，与IGBT管并联连接，用于均衡分配多个IGBT管的电压。进一步地，耦合电路包括:磁芯；原边线圈，缠绕在磁芯上，且原边线圈与信号调制电路连接，调制控制信号输入原边线圈，在原边线圈上产生高频电流，并通过电磁感应形成原边主磁通回路；多个副边线圈，缠绕在磁芯上，每个副边线圈分别与一个控制子电路连接，用于通过电磁感应将原边主磁通回路上的高频电流耦合成耦合信号。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于高压回路的检测装置，该检测装置包括用于高压回路的电磁式固体开关。采用本专利技术，通过耦合电路将信号调制电路生成的调制控制信号耦合成耦合信号，然后通过信号调理电路对耦合信号进行信号调整得到驱动控制信号，并控制IGBT串联电路中的IGBT管的导通或关断，在上述固体开关导通或关断的过程中，通过信号调理电路中的能量存储电路可以在初始控制信号存在的情况下，存储耦合信号的电能，并在初始控制信号不存在的情况下释放电能至IGBT串联电路。该固体开关通过耦合电路进行电磁隔离，实现了各级驱动电路间的相互绝缘和对控制端(即上述实施例中的信号生成器)的保护，并且在没有初始控制信号的情况下，利用能量存储电路存储的能量充当电源维持IGBT管的导通，从而解决了现有技术中固体开关受电磁干扰，导致对高压输电系统检修的结果不准确的问题，实现了高压回路的固体开关驱动电路中的绝缘并且消除固体开关的电磁干扰，不仅简化了固体开关的驱动结构，还可以为高压固体开关的安全运行提供保障。【附图说明】此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:图1是根据本专利技术实施例的用于高压回路的电磁式固体开关的结构示意图；图2是根据本专利技术实施例的一种可选的用于高压回路的电磁式固体开关的示意图；图3是根据本专利技术实施例的均压电路的电路图；以及图4是根据本专利技术实施例的能量存储电路的电路拓扑图。【具体实施方式】需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。图1是根据本专利技术实施例的用于高压回路的电磁式固体开关的结构示意图。如图1所示，该固体开关可以包括:信号调制电路10、耦合电路30、信号调理电路50以及IGBT串联电路70，其中，信号调理电路可以包括能量存储电路53。其中，信号调制电路10，与信号生成器90连接，用于将接收到的初始控制信号进行信号调制得到调制控制信号。稱合电路30,与信号调制电路10,用于将调制控制信号稱合生成稱合信号。信号调理电路50，与耦合电路30连接，用于对耦合信号进行信号调整得到驱动控制信号。IGBT串联电路70，与信号调理电路50连接，IGBT串联电路包括多个串联连接的IGBT管，驱动控制信号控制IGBT管的导通或关断。其中，信号调理电路50可以包括多个控制子电路，每个控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高压回路的电磁式固体开关，其特征在于，包括：信号调制电路，与信号生成器连接，用于将接收到的初始控制信号进行信号调制得到调制控制信号；耦合电路，与所述信号调制电路，用于将所述调制控制信号耦合生成耦合信号；信号调理电路，与所述耦合电路连接，用于对所述耦合信号进行信号调整得到驱动控制信号；IGBT串联电路，与所述信号调理电路连接，所述IGBT串联电路包括多个串联连接的IGBT管，所述驱动控制信号控制所述IGBT管的导通或关断；其中，所述信号调理电路包括多个控制子电路，每个所述控制子电路包括：能量存储电路，连接于所述耦合电路与所述IGBT串联电路之间，用于在所述初始控制信号存在的情况下，存储所述耦合信号的电能，并在所述初始控制信号不存在的情况下释放所述电能为所述IGBT串联电路供能。

【技术特征摘要】
1.一种用于高压回路的电磁式固体开关，其特征在于，包括: 信号调制电路，与信号生成器连接，用于将接收到的初始控制信号进行信号调制得到调制控制信号； 耦合电路，与所述信号调制电路，用于将所述调制控制信号耦合生成耦合信号； 信号调理电路，与所述耦合电路连接，用于对所述耦合信号进行信号调整得到驱动控制信号； IGBT串联电路，与所述信号调理电路连接，所述IGBT串联电路包括多个串联连接的IGBT管，所述驱动控制信号控制所述IGBT管的导通或关断； 其中，所述信号调理电路包括多个控制子电路，每个所述控制子电路包括:能量存储电路，连接于所述耦合电路与所述IGBT串联电路之间，用于在所述初始控制信号存在的情况下，存储所述耦合信号的电能，并在所述初始控制信号不存在的情况下释放所述电能为所述IGBT串联电路供能。2.根据权利要求1所述的电磁式固体开关，其特征在于，所述信号调制电路包括: 第一信号调理电路，与所述信号生成器连接，用于将所述初始控制信号调理成具有目标幅值的目标控制信号； PWM信号生成电 路，用于生成PWM信号； 触发器电路，分别与所述第一信号调理电路和所述PWM信号生成电路连接，用于对所述目标控制信号进行时序调整得到与所述PWM信号同步的同步控制信号； 逻辑与门电路，分别与所述触发器电路和所述PWM信号生成电路连接，用于对所述PWM信号和所述同步控制信号进行逻辑运算得到第一驱动信号； 功率驱动电路，与所述逻辑与门电路连接，所述功率驱动电路包括MOS管，所述第一驱动信号通过控制所述MOS管的开闭输出所述调...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国明，李成榕，江军，罗定平，李庆民，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：