CN104836550A - 一种高压脉冲电源触发控制器 - Google Patents

Abstract

本发明设计一种高压脉冲电源触发控制器，该高压脉冲电源触发控制器可达到高效的脉冲触发率，降低能源损耗的效果。该控制器用于控制高压脉冲电源，高压脉冲电源电路包括有充电模块和放电模块，该控制器主要包括两个触发端子、电动执行机构、控制开关、光电耦合器和罗氏线圈，罗氏线圈套设在所述放电模块的线路中，两个触发端子相对连接在放电模块线路上，触发端子中动端子经绝缘轴杆与电动执行机构连接，电动执行机构依次经控制开关、光电耦合器与罗氏线圈的绕组连接，电动执行机构的控制端与可编程控制器连接，电动执行机构的信号输出端与工控机连接。

Description

一种高压脉冲电源触发控制器

技术领域：

本发明属于电子与自动控制技术领域，具体涉及一种高压脉冲电源触发控制器。

背景技术：

高压脉冲电源是特种电源的一类,被广泛用于工业生产的电解、雷达发射管、激光、气体电离、器件检验等方面。特别是在电气元器件的生产测试过程中,按照国家标准要求,某些产品需要做脉冲老化劣化试验。然而在对比如SPD等电气元器件的冲击试验中，经常发生充电电压已经稳定就绪，高压脉冲电源的间隙两极却不能自行触发，或者当充电电压还未充电到位，高压脉冲电源间隙已经自行放电等现象。则再次实验需要重新调整间隙两极距离，重新充放电。同时，市场上高压脉冲电源在调整间隙距离中使用的通常是最常见的电动执行机构，精确度较低。以上导致实验检测过程既浪费电能能源、实验效率又低等敝处。因此，如何减少高压脉冲在电气元器件的冲击实验中触发的失误率与提高实验效率是一个重要的问题。

目前关于高压脉冲电源的专利比较多，例如：专利（200610008306.7）主要是阐述了高频高压脉冲电源和高频高压电脉冲的产生方法。但是以上这些专利只要是对各种脉冲源的实现。并未涉及如何减少高压脉冲在电气元器件的冲击实验中触发的失误率等问题。

关于高压脉冲电源触发控制器的研究很少， (ZL 03211378.1)一种高压脉冲电源对低温等离子体发生器的高压脉冲电源进行了改进，改为电极固定不动而旋转绝缘板，并在绝缘板上设有若干个放电通道，使板上设置的导电通道不断处于两固定电极之间放电而产生高压脉冲。然而由于高压脉冲电压具有很强的电源峰值电压易对绝缘板上若干个放电通道进行击穿，同时高压脉冲多次放电后也很难保证绝缘板的绝缘可靠性。为减少高压脉冲在电气元器件的冲击实验中触发的失误率等问题，改善这种现状，因此，有必要改进高压脉冲电源触发控制器。

发明内容：

本发明的目的是提出一种高压脉冲电源触发控制器，可达到高效的脉冲触发率，降低能源损耗的效果。

本发明的目通过以下技方案实现：

一种高压脉冲电源触发控制器，用于控制高压脉冲电源，高压脉冲电源电路包括有充电模块和放电模块，该控制器主要包括两个触发端子、电动执行机构、控制开关、光电耦合器和罗氏线圈，罗氏线圈套设在所述放电模块的线路中，两个触发端子相对连接在放电模块线路上，触发端子中动端子经绝缘轴杆与电动执行机构连接，电动执行机构依次经控制开关、光电耦合器与罗氏线圈的绕组连接，电动执行机构的控制端与可编程控制器连接，电动执行机构的信号输出端与工控机连接。

本发明的进一步设计在于：

所述电动执行机构包括电动机、电动机控制模块和微电子测量模块，电动机输出轴与绝缘轴杆连接，电动机控制模块与可编程控制器连接，微电子测量模块与工控机连接。

所述控制开关包括电磁接触器KM和继电器K1，电磁接触器KM与光电耦合器连接，二个常开触点分别与地线和继电器K1连接。

在光电耦合器与罗氏线圈之间还连接有取样电阻R2和过电流保护电阻R3。

本发明相比现有技术具有如下有益效果：

1、本发明的高压脉冲电源触发控制器电路简易，安装简单，易于操作。

2、该高压脉冲电源触发控制器采用夏普高性能的光电耦合器，具有响应时间极快约为几十μs。采用西门子电动执行机构，对球隙间距离控制精准。采用霍尼韦尔线性电位器，电位测量线性较好，误差小，可达到高效的脉冲触发率。

3、本高压脉冲电源触发控制器通过在放电端增加罗氏电流感应线圈、高效光耦控制接触器以及继电器开关，隔离了高压源部分，安全性高，抗干扰性强，达到了提高实验效率，降低能源损耗的效果。

4、本发明的高压脉冲电源触发控制器，主要适用于对旧式高压脉冲冲击实验平台电源触发控制器端的改造和新式高压脉冲平台电源触发控制器端的装备。

附图说明:

图1为现有高压脉冲电源发生器电原理图。

图2为本发明高压脉冲电源触发控制器的电原理图。

图3为本发明电动执行机构的控制原理框图。

    图中：1-静端子；2-动端子；3-绝缘轴杆；4-光电耦合器。

具体实施方式：

如图1所示，现有的高压脉冲电源发生器主要包括充电模块和放电模块，充电模块主要由整流二极管D1、充电限流电阻R0 和电容器C1、升压变压器构成，L1 是升压变压器低压输入端，L2 是升压变压器的输出端，C1是电容器，是由若干个电容器并联而成的所有电容器的总和；R0 主要确保整流硅不会因为过电流击穿。充电模块中 D1 是整流二极管；充、放电模块共用。

放电模块主要包括电感L3，电阻R1，电容C2 和电容C3构成的分压器。放电模块中电容C2 和电容C3构成的分压器；罗氏线圈套设在放电模块的线路的A点位置，A点位于充电模块与放电模块连接位置，并位于电感L3的前部，两个触发端子对应接在A点位置与电感L3之间。负载Cx与电容C2 和电容C3并接，示波器CRO与电容C3并接。示波器CRO主要显示负载Cx的残压和放电回路脉冲电流，同时与工控计算机连接。

如图2所示，本发明的高压脉冲电源触发控制器主要包括两个触发端子、电动执行机构、控制开关、光电耦合器4和罗氏线圈，罗氏线圈套设在放电模块的线路上，两个触发端子相对连接在放电模块线路上，触发端子中动端子经绝缘轴杆3与电动执行机构连接，电动执行机构依次经控制开关、光电耦合器与罗氏线圈的绕组连接，电动执行机构的控制端与可编程控制器连接，电动执行机构的信号输出端与工控机连接。

电动执行机构包括电动机、电动机控制模块和微电子测量模块，微电子测量模块一般是集成在电动执行机构中的，微电子测量模块主要组成部分是：信号调节器、信号放大器、单片机和位置发生器。电动机输出轴与绝缘轴杆连接，电动机控制模块与可编程控制器连接，微电子测量模块与工控机连接。

控制开关包括电磁接触器KM和继电器K1，电磁接触器KM与光电耦合器连接，二个常闭触点分别与地线和继电器K1连接。

本发明的高压脉冲电源触发控制器中，在光电耦合器与罗氏线圈之间还连接有取样电阻R2和过电流保护电阻R3。

触发控制器主要包括两个触发端子、电动执行机构、控制开关、光电耦合器和罗氏线圈，G 是两个半球触发端，1为静端子，2为动端子，球隙击穿瞬间接通放电模块。由于放电回路中电流变化，在罗氏线圈中感应出电流，并在取样电阻R2两端产生脉冲式电压。R3主要是过电流保护电阻。KM为常闭电磁接触器。K1为具有锁存功能的常闭继电器开关。

工作原理主要是：电路工作时，由 L1端输入低压，经过 L2升压变压器输出高压。高电压经过整流二极管 D1 整流，电阻 R0 限流后对电容 C1 充电。充电完毕后，在某一时刻，两半球触发端击穿接通，则电容器 C1 上存储的电能，通过回路电感 L3 对负载Cx放电。

当高压脉冲放电端充电完毕时，电动执行机构处于运行状态，电机带动绝缘轴杆转动，触发控制器的两半球触发端球隙按照电机转轴线性靠近。当球隙距离等于高压充电电压的击穿距离时，球隙被击穿，如图2所示，高压脉冲放电回路的电流通过A点，罗氏线圈感应出电流，电流通过取样电阻R2产生脉冲式电压，通过合理设置电阻R3的值，让发光二极管D2获得一定电压值发光，高灵敏光电耦合器工作，三极管Q处于放大导通状态，含有电磁接触器KM的电路形成闭合回路，KM瞬间启动，与继电器K1连接的常闭触点闭断开。此时处于常闭状态继电器开关K1则变成了常开状态，并自锁这一状态，电动执行机构因供电回路断开而停止运行，触发控制器的两半球触发端停止靠近。

如图3所示，触发控制器中的电动执行机构通过微电子测量模块将电动机转动数据传输给工控计算机，工控计算机将电动机转动数据与放电回路电流值数据进行匹配处理后传送到可编程序控制器，可编程控制器按照这些匹配处理后的数据对触发控制器进行设置。这样，脉冲电流预设值与触发球隙间距值则存在了匹配关系，下次实验时只需按照匹配关系设置好脉冲电流值，触发控制器则自动设置好触发球隙间距。此外，为防止发生因电磁接触器KM或者继电器K1电路故障，导致电动执行机构持续运行，造成触发控制器的两半球触发端发生接触挤压，在电动执行机构微电子控制模块处预先设定好电机转动最大轴距范围。一次脉冲电压击穿触发球隙后，接触器KM恢复闭合状态，只需将继电器K1复位闭合，电动执行机构的供电回路重新形成通路，可进入下一次脉冲冲击试验。

Claims (4)

1.一种高压脉冲电源触发控制器，用于控制高压脉冲电源，高压脉冲电源电路包括有充电模块和放电模块，其特征是：该控制器主要包括两个触发端子、电动执行机构、控制开关、光电耦合器和罗氏线圈，罗氏线圈套设在所述放电模块的线路中，两个触发端子相对连接在放电模块线路上，触发端子中动端子经绝缘轴杆与电动执行机构连接，电动执行机构依次经控制开关、光电耦合器与罗氏线圈的绕组连接，电动执行机构的控制端与可编程控制器连接，电动执行机构的信号输出端与工控机连接。

2.根据权利要求1所述高压脉冲电源触发控制器，其特征是：所述电动执行机构包括电动机、电动机控制模块和微电子测量模块，电动机输出轴与绝缘轴杆连接，电动机控制模块与可编程控制器连接，微电子测量模块与工控机连接。

3.根据权利要求1或2所述高压脉冲电源触发控制器，其特征是：所述控制开关包括电磁接触器KM和继电器K1，电磁接触器KM与光电耦合器连接，二个常开触点分别与地线和继电器K1连接。

4.根据权利要求1所述高压脉冲电源触发控制器，其特征是：在光电耦合器与罗氏线圈之间还连接有取样电阻R2和过电流保护电阻R3。