CN106452158B - 一种变压器型组合波发生电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变压器型组合波发生电路，包括充电装置、换相二极管、隔离电容、负载及脉冲变压器，其中，所述脉冲电压器包括原边绕组、降压副边绕组及升压副边绕组，原边绕组的高压端与充电装置的一端相连接，充电装置的另一端及原边绕组的低压端均接地，降压副边绕组的高压端与负载的正极相连接，负载的负极与换相二极管的正极及隔离电容的一端相连接，隔离电容的另一端及升压副边绕组的低压端相连接，换相二极管的负极与降压副边绕组的低压端及升压副边绕组的高压端相连接，该电路能够分时产生高电压及大电流，并且成本较低。

Description

一种变压器型组合波发生电路
技术领域
本发明属于开关触发技术及电磁兼容领域，涉及一种变压器型组合波发生电路。
背景技术
在电力系统中，为了还原防雷试品实际工作时遭受雷电冲击时的高电压以及大电流，根据IEC和国家相关标准规定，运用组合波发生器来对试品进行试验。这种类似的能够产生高电压大电流的组合波发生器在脉冲功率领域也具有广泛的应用。如有用于触发机构点火的毛细管等离子喷射器、火花间隙开关以及引燃管等。通常，这些装置包括由空气或气体的主间隙分隔开的两个或多个主电极，且电压跨接主间隙而施加到主电极上。
组合波发生器提供大电流脉冲，以触发引燃管或者毛细管等离子喷射器以产生等离子体。如引燃管NL8900需要1000V～35000V的高电压用于克服空气的击穿电压，并启动跨接脉冲电极的大电流脉冲，短路电流是500～2000A。一般来说，高电压和大电流都需要高能高电压电容器放电来产生，高电压高能电容器十分昂贵，成本较高，因此，需要一种成本较低的的组合波发生电路。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种变压器型组合波发生电路，该电路能够前后分别产生高电压及大电流，并且成本较低。
为达到上述目的，本发明所述的变压器型组合波发生电路包括充电装置、换相二极管、隔离电容、负载及脉冲变压器，其中，所述脉冲电压器包括原边绕组、降压副边绕组及升压副边绕组，原边绕组的高压端与充电装置的一端相连接，充电装置的另一端及原边绕组的低压端均接地，降压副边绕组的高压端与负载的正极相连接，负载的负极与换相二极管的正极及隔离电容的一端相连接，隔离电容的另一端及升压副边绕组的低压端相连接，换相二极管的负极与降压副边绕组的低压端及升压副边绕组的高压端相连接。
还包括crowbar二极管，其中，crowbar二极管的负极与原边绕组的高压端相连接，crowbar二极管的正极与原边绕组的低压端相连接。
原边绕组的高压端通过半导体开关与充电装置相连接。
还包括触发信号产生装置，所述半导体开关为晶闸管，晶闸管的阳极与充电装置相连接，晶闸管的阴极与原边绕组的高压端相连接，触发信号产生装置的输出端与晶闸管的控制极相连接。
充电装置为储能电容。
充电装置放电，通过脉冲变压器产生脉冲电压，并使该脉冲电压作用于负载的两端，当负载击穿后，则对隔离电容进行充电，使换相二极管导通实现换相，进而使降压副边绕组工作在短路条件下输出大电流。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的变压器型组合波发生电路基于脉冲变压器产生高电压及大电流，其中所述脉冲变压器包括原边绕组、降压副边绕组及升压副边绕组，成本较低，同时在工作时，通过充电装置实现充电，通过脉冲电压器在负载的两端产生高电压脉冲，当负载被击穿后对隔离电容进行充电，使换相二极管进行换相，进而使降压副边绕组工作在短路条件下输出大电流，同时通过隔离电容对大电流及高电压进行隔离，实现高电压及大电流的分时产生，大大简化了装置的结构及体积，本发明能够用于产生等离子体的喷射装置、电磁兼容领域的组合波发生器以及开关领域的火花间隙、引燃管等。
进一步，充电装置为储能电容，经试验，当储能电容输出的能量为1μf时，输入电压可以从500V到2500V之间进行调节，储能电容输出的能量0.125J～3.125J，能获得2120V～11000V的开路电压，136A～1000A的短路电流。
进一步，原边绕组的高压端通过半导体开关与充电装置相连接，当半导体开关导通后，才能使充电装置与原边绕组相连通。
进一步，原边绕组并联有crowbar二极管，通过crowbar二极管消除储能电容向原边绕组放电电压及电流形成的过零振荡，使半导体开关连续导通。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
本发明所述的变压器型组合波发生电路包括充电装置C1、换相二极管D1、隔离电容C2、负载W及脉冲变压器，其中，所述脉冲电压器包括原边绕组T1、降压副边绕组T2及升压副边绕组T3，原边绕组T1的高压端与充电装置C1的一端相连接，充电装置C1的另一端及原边绕组T1的低压端均接地，降压副边绕组T2的高压端与负载W的正极相连接，负载W的负极与换相二极管D1的正极及隔离电容C2的一端相连接，隔离电容C2的另一端及升压副边绕组T3的低压端相连接，换相二极管D1的负极与降压副边绕组T2的低压端及升压副边绕组T3的高压端相连接。
本发明还包括crowbar二极管D2，其中，crowbar二极管D2的负极与原边绕组T1的高压端相连接，crowbar二极管D2的正极与原边绕组T1的低压端相连接；原边绕组T1的高压端通过半导体开关D3与充电装置C1相连接。
本发明还包括触发信号产生装置，所述半导体开关D3为晶闸管，晶闸管的阳极与充电装置C1相连接，晶闸管的阴极与原边绕组T1的高压端相连接，触发信号产生装置的输出端与晶闸管的控制极相连接；充电装置C1为储能电容。
当充电装置C1放电，通过脉冲变压器产生脉冲电压，并使该脉冲电压作用于负载W的两端，当负载W击穿后，则对隔离电容C2进行充电，使换相二极管D1导通实现换相，进而使降压副边绕组T2工作在短路条件下输出大电流。
实施例一
当储能电容的容值为1μf时，输入电压可以从500V到2500V之间进行调节，储能电容输出的能量为0.125J～3.125J，能获得2120V～11000V的开路电压、136A～1000A的短路电流，满足多种型号的引燃管的触发，而且装置体积小，成本大大降低。
实施例二
通过调节隔离电容C2的容值、以及升压副边绕组T3的匝数来改变回路的电容、电感参数，以获得给低压配电系统的浪涌保护器试验的组合波波形。在该实施例所用磁芯下，原边电容取值为1～10μf，隔离电容C2的容值为330pf，升压副边绕组T3为20匝时，如电容的容值为7.93uF，调波电感为9.6uH，波尾电阻为16.3Ω，波前电阻为19.36Ω时，电路在负载W开路时输出1.2/49.6us冲击电压波，短路时输出7/15.6μs的冲击电流波，波形符合在IEC标准冲击电流波8μs(±20％)/20μs(±20％)，故可用于浪涌保护器的组合波试验。
实施例三
脉冲电压为输出幅值为30kV、前沿280ns的脉冲高压，储能电容的容值为18μF，充电1200V，毛细管放电通道可靠击穿，脉冲电流产生回路通过击穿通道向毛细管沉积能量，在热辐射和热传导的作用下形成喷射等离子体。
实施例四
脉冲电压为输出幅值为30kV、前沿280ns的脉冲高压，储能电容的容值取18μF，充电1200V；Trigatron气体开关触发间隙距离为1.5mm时，采用该触发器进行触发，开关可在4％工作系数下可靠工作。

Claims (6)

1.一种变压器型组合波发生电路，其特征在于，包括充电装置(C1)、换相二极管(D1)、隔离电容(C2)、负载(W)及脉冲变压器，其中，所述脉冲变压器包括原边绕组(T1)、降压副边绕组(T2)及升压副边绕组(T3)，原边绕组(T1)的高压端与充电装置(C1)的一端相连接，充电装置(C1)的另一端及原边绕组(T1)的低压端均接地，降压副边绕组(T2)的高压端与负载(W)的正极相连接，负载(W)的负极与换相二极管(D1)的正极及隔离电容(C2)的一端相连接，隔离电容(C2)的另一端及升压副边绕组(T3)的低压端相连接，换相二极管(D1)的负极与降压副边绕组(T2)的低压端及升压副边绕组(T3)的高压端相连接。
2.根据权利要求1所述的变压器型组合波发生电路，其特征在于，还包括crowbar二极管(D2)，其中，crowbar二极管(D2)的负极与原边绕组(T1)的高压端相连接，crowbar二极管(D2)的正极与原边绕组(T1)的低压端相连接。
3.根据权利要求1所述的变压器型组合波发生电路，其特征在于，原边绕组(T1)的高压端通过半导体开关(D3)与充电装置(C1)相连接。
4.根据权利要求3所述的变压器型组合波发生电路，其特征在于，还包括触发信号产生装置，所述半导体开关(D3)为晶闸管，晶闸管的阳极与充电装置(C1)相连接，晶闸管的阴极与原边绕组(T1)的高压端相连接，触发信号产生装置的输出端与晶闸管的控制极相连接。
5.根据权利要求1所述的变压器型组合波发生电路，其特征在于，充电装置(C1)为储能电容。
6.根据权利要求1所述的变压器型组合波发生电路，其特征在于，充电装置(C1)放电，通过脉冲变压器产生脉冲电压，并使该脉冲电压作用于负载(W)的两端，当负载(W)击穿后，则对隔离电容(C2)进行充电，使换相二极管(D1)导通实现换相，进而使降压副边绕组(T2)工作在短路条件下输出大电流。
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