CN103746360A - 一种高压脉冲调制器速调管保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压脉冲调制器速调管保护装置,包括：驱动器和检测电路，所述驱动器和所述检测电路串接在引燃管G2与互感器之间；通过互感器实时采集所述速调管G1的电流数据并发送所述检测电路，当所述检测电路检测到所述速调管G1的电流超过预设设定的门限时，所述检测电路触发所述驱动器产生高压使引燃管G2导通，将储能电容C1的能量经R1和引燃管G2泻放。本发明经电流互感器采样脉冲阳极电流，监测并产生触发驱动器所需的驱动信号，再通过驱动器驱动撬棒管导通泄放高压电容储能。由于电流检测后所产生驱动信号采用了光信号，工作稳定性相对比较高，误触发几率大大降低了。

Description

一种高压脉冲调制器速调管保护装置

技术领域

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种高压脉冲调制器速调管保护装置。

背景技术

中国散裂中子源（简称CSNS）作为国家基础研究的大科学工程现已获得国家正式批准。强流质子直线加速器（LINAC）是中国散裂中子源（CSNS）的重要组成部分。

在直线加速器（LINAC）中，高频系统的任务是给质子束流加速提供必要的能量。由于高频系统是工作于脉冲状态，所以高压脉冲调制器和高压脉冲调制器速调管保护装置（高压保护撬棒）是高频系统的重要组成部分，也是整个高频系统稳定工作的关键部件。但是目前的高压脉冲调制器速调管保护装置还不能很好的保护高频系统的安全性。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种高压脉冲调制器速调管保护装置，用以更好的保护高频系统的安全性。

本发明主要是通过以下技术方案实现的：

一种高压脉冲调制器速调管保护装置,该方法包括：驱动器和检测电路，所述驱动器和所述检测电路串接在引燃管G2与互感器之间；

通过互感器实时采集所述速调管G1的电流数据并发送所述检测电路，当所述检测电路检测到所述速调管G1的电流超过预设设定的门限时，所述检测电路触发所述驱动器产生高压使引燃管G2导通，将储能电容C1的能量经R1和引燃管G2泻放。

优选地，该装置的高压电源的电压为小于120KV。

优选地，所述门限包括电流大小的门限和/或电路脉冲宽度的门限，电流大小的门限和电路脉冲宽度的门限为根据所述速调管G1进行设置。

优选地，当所述检测电路检测到所述速调管G1的电流超过预设设定的门限时，所述检测电路触发所述驱动器产生高压使引燃管G2导通的步骤具体包括：

当检测到所述速调管G1的电流超过电流大小的门限或电路脉冲宽度的门限时，所述检测电路触发所述驱动器产生高压使引燃管G2导通。

本发明提供的一种高压脉冲调制器速调管保护装置，经电流互感器采样脉冲阳极电流，监测并产生触发驱动器所需的驱动信号，再通过驱动器驱动撬棒管导通泄放高压电容储能。由于电流检测后所产生驱动信号采用了光信号，工作稳定性相对比较高，误触发几率大大降低了。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明实施例高压脉冲调制器速调管保护装置的结构示意图；

图2为本发明实施例试验数据示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。为了清楚和简化目的，当其可能使本发明的主题模糊不清时，将省略本文所描述的器件中已知功能和结构的详细具体说明。

本发明提供了一种高压脉冲调制器速调管保护装置,参见图1，其包括：驱动器和检测电路，所述驱动器和所述检测电路串接在引燃管G2与互感器之间；

储能电容C1与高压电源并联；互感器、速调管G1、以及限流电阻R2构成串联电路，该串联电路与引燃管G2组成的并联电路和限流电阻R2串联构成了高压电源的负载电路。检测电路用于检测互感器采集的电流信号，超过过流检测电路设定门限，过流检测电路产生触发信号送至驱动器,驱动器产生高压触发脉冲加至引燃管的触发极,G2导通后C1的绝大部分能量经R1和G2泻放,很小部分能量流过G1从而保护发射管。

通过互感器实时采集所述速调管G1的电流数据并发送所述检测电路，当所述检测电路检测到所述速调管G1的电流超过预设设定的门限时，所述检测电路触发所述驱动器产生高压使引燃管G2导通，将储能电容C1的能量经R1和引燃管G2泻放。

本发明实施例的门限包括电流大小的门限和/或电路脉冲宽度的门限，电流大小的门限和电路脉冲宽度的门限为根据所述速调管G1进行设置。

即当所述检测电路检测到所述速调管G1的电流超过预设设定的门限时，所述检测电路触发所述驱动器产生高压使引燃管G2导通的步骤具体包括：

当检测到所述速调管G1的电流超过电流大小的门限或电路脉冲宽度的门限时，所述检测电路触发所述驱动器产生高压使引燃管G2导通。

其中虚线框部分为本发明实施例的保护装置，C1为储能电容,G为速调管,G2为引燃管,R1、R2为限流电阻，工作电流：50A，泄放电流：8000A，本发明实施例的工作海拔小于4000米，工作温度大于0度。当速调管打火或调制阳流过流时,互感器采得信号变大，超过过流检测电路设定门限，过流检测电路产生触发信号送至驱动器,驱动器产生高压触发脉冲加至引燃管的触发极,G2导通后C1的绝大部分能量经R1和G2泻放,很小部分能量流过G1从而保护发射管。

本实施例中高压电源为-120kV,C1=2μF,则总储能为(1/2)CU2=14400J,R1、R2分别为15Ω、10KΩ,则回路τ=RC=2×10015=2ms。在速调管打火瞬间,电容器C1放电服从指数变化,即Uc=Eexp(-t/τ)。设从打火到撬棒完全动作需要延时6μs,则可得此时电容器C1上的剩余电压为Uc=Eexp(-6/620)=120×0.997=119.6kV。也即,仅有大约0.7%的能量,约96J流过电阻和速调管,速调管打火内阻较低,约为0.1Ω，得到较小的能量,R2电阻得到较大的能量。而通常速调管可以承受50J的能量。

图2为试验数据示意图，从图中可以看出，示波器采集试验中模拟工作过流电流（波形A）以及撬棒放电保护电流（波形B）。波形A幅度较低，触发较早，模拟的工作电流已经超出设定保护值；波形B幅度较高，触发滞后，是撬棒对地放电电流。通过试验数据可以看出，当工作电流过流时，互感器监测到过流，直到撬棒放电，中间时间间隔为4.4uS，间隔时间越短，表示送到速调管的能量越少，速调管越安全，对于速调管来说，过流打火时间在6uS就容易损坏，本产品保护时间为4.4uS，将保护时间缩短了三分之一，大大增加了速调管的安全性。

驱动器悬浮于对应的引燃管之上，四只驱动器分别为30kV，60kV，90kV，120kV，不能以电信号驱动，采用光信号驱动。光触发信号经过电路处理成一定宽度的脉冲，再去触发晶闸管，从而产生一个高压脉冲驱动引燃管导通。

检测电路为BNC接口引进互感器采集的电流信号，再通过比较器与已经设定的电流保护阀值（电流大小的门限）比较，形成脉冲电流幅度检测保护，同时在电流脉冲前沿检测展宽，到需要保护的脉冲宽度，与电流脉冲两路信号经过与门相与，形成脉冲宽度检测保护，两路保护与外触发保护共同作用，三者任一个起作用时都将给出驱动信号到驱动器。

综上所述，本发明提供的一种高压脉冲调制器速调管保护装置，至少能够带来以下的有益效果：

1、本发明通过电流互感器采样脉冲阳极电流，监测并产生触发驱动器所需的驱动信号，再通过驱动器驱动撬棒管导通泄放高压电容储能。由于电流检测后所产生驱动信号采用了光信号，工作稳定性相对比较高，误触发几率大大降低了。

2、本发明将保护装置整体密封在油箱里，大大提高了该装置可靠性和抗干扰能力，并可根据保护速调管工作状态变化进行电流保护点的不同设置。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种高压脉冲调制器速调管保护装置,其特征在于，包括：驱动器和检测电路，所述驱动器和所述检测电路串接在引燃管G2与互感器之间；

通过互感器实时采集所述速调管G1的电流数据并发送所述检测电路，当所述检测电路检测到所述速调管G1的电流超过预设设定的门限时，所述检测电路触发所述驱动器产生高压使引燃管G2导通，将储能电容C1的能量经R1和引燃管G2泻放。

2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，该装置的高压电源的电压为小于120KV。

3.根据权利要求1或2所述的保护装置，其特征在于，所述门限包括电流大小的门限和/或电路脉冲宽度的门限，电流大小的门限和电路脉冲宽度的门限为根据所述速调管G1进行设置。

4.根据权利要求3所述的保护装置，其特征在于，当所述检测电路检测到所述速调管G1的电流超过预设设定的门限时，所述检测电路触发所述驱动器产生高压使引燃管G2导通的步骤具体包括：

当检测到所述速调管G1的电流超过电流大小的门限或电路脉冲宽度的门限时，所述检测电路触发所述驱动器产生高压使引燃管G2导通。

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