CN204349941U - 一种电磁触发式高压固态开关的触发回路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁触发式高压固态开关的触发回路，包括输入信号、光耦隔离电路、H桥及其驱动电路、D触发器控制电路和电磁感应电路，本实用新型基于半导体器件的固体开关代替传统的气隙开关和机械开关，尤其在脉冲功率技术领域，与传统机械开关相比，固体开关具有寿命长、性能稳定可靠、可控性高、导通速度快的优点，本实用新型的触发回路，加入了光耦隔离，减少了副边高压侧对控制回路的影响；加入了H桥及其驱动部分，加强了对输出触发信号的波形控制；大幅度提高其抗干扰性能，并且达到了一对多的控制效果，在传递能量的同时，保持了其同步性能。

Description

一种电磁触发式高压固态开关的触发回路

技术领域

本实用新型涉及高压固态开关领域，具体是一种电磁触发式高压固态开关的触发回路。

背景技术

近年来，电缆振荡波局部放电检测技术(DAC/OWTS)已经成为国内外高压电力电缆绝缘状况诊断的热门课题。振荡波检测技术主要用于交联聚乙烯电力电缆检测，属于离线检测的一种有效形式，其中高压固体开关是整个试验装置的核心部件，固体开关须具备耐受电压高、电流容量瞬间较大、导通速度快、无局部放电、无干扰、可重复性好、性能稳定等特点。

研究者正在试图用基于半导体器件的固体开关代替传统的气隙开关和机械开关，尤其在脉冲功率技术领域，固体开关的相关技术一直是研究的热点课题，这是因为固体开关具有寿命长、性能稳定可靠、可控性高、导通速度快的优点。在振荡波测试系统中，固体开关处于高电位点，触发电路的关键是如何将低电位的触发信号同步传递到处于各悬浮高电位的IGBT门极进而控制其通断状态。其中触发回路的设计是高压固态开关的重要部分。

根据信号传递方式的不同，触发方式主要包括光纤触发、光耦触发和电磁触发。光纤控制触发电力电子器件，可以解决电磁干扰和高压隔离的问题，但在多级串联时，光纤线路庞杂，并且各级光电转换器的悬浮工作模式下的电能供应比较棘手。

电磁触发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。脉冲变压器利用磁作为媒介，实现触发电路与主电路之间的隔离，具有可靠性高、电路简单、成本低等优点。本实用新型针对测量电缆振荡波局部放电的需求特点，设计一种固态开关的出发回路，可触发高压回路的通断，对触发回路进行设计，使其同步性提高，触发时间更短，更加稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电磁触发式高压固态开关的触发回路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电磁触发式高压固态开关的触发回路，包括输入信号、光耦隔离电路、H桥及其驱动电路、D触发器控制电路和电磁感应电路。

作为本实用新型进一步的方案：所述输入信号由单片机产生，所述光耦隔离电路对所述输入信号进行隔离，隔离后的输入信号分成两路，一路输入H桥驱动板，一路输入D触发器Cp端；所述H桥驱动板在对输入信号进行处理后分别对四个MOS管进行控制其开断，MOS管设于H桥驱动板中间，用于搭建能量输出节点。

作为本实用新型再进一步的方案：所述D触发器在Cp端接入信号，在D端接入控制信号，控制信号在Cp端输入信号的边沿时开始触发，Q端输出控制干路上能量开关开断。

作为本实用新型再进一步的方案：所述电磁感应电路部分，包括铁氧体磁环作为核心元件，将两个能量节点用导线连接，导线穿过铁氧体磁环，导线在铁氧体磁环上缠绕副边感应线圈，达到传递信息及能量的目的。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型基于半导体器件的固体开关代替传统的气隙开关和机械开关，尤其在脉冲功率技术领域，与传统机械开关相比，固体开关具有寿命长、性能稳定可靠、可控性高、导通速度快的优点，本实用新型的触发回路，加入了光耦隔离，减少了副边高压侧对控制回路的影响；加入了H桥及其驱动部分，加强了对输出触发信号的波形控制；加入了D触发器控制能量开关，提高了同步性能；通过使用电磁耦合方式，对控制侧及高压侧进行了进一步的隔离，大幅度提高其抗干扰性能，并且达到了一对多的控制效果，在传递能量的同时，保持了其同步性能。

附图说明

图1为本实用新型一种电磁触发式高压固态开关的触发回路的结构框图。

图2为本实用新型一种电磁触发式高压固态开关的触发回路中H桥的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～2，本实用新型实施例中，一种电磁触发式高压固态开关的触发回路，包括输入信号、光耦隔离电路、H桥及其驱动电路、D触发器控制电路和电磁感应电路；

所述输入信号由单片机产生，频率为200KHz；所述光耦隔离电路对所述输入信号进行隔离，隔离后的输入信号分成两路，一路输入H桥驱动板，一路输入D触发器Cp端；所述H桥驱动板在对输入信号进行处理后分别对四个MOS管进行控制其开断，MOS管设于H桥驱动板中间，用于搭建能量输出节点；

所述D触发器在Cp端接入信号，在D端接入控制信号，控制信号在Cp端输入信号的边沿时开始触发，Q端输出控制干路上能量开关开断；

所述电磁感应电路部分，包括铁氧体磁环作为核心元件，将两个能量节点用导线连接，导线穿过铁氧体磁环，导线在铁氧体磁环上缠绕副边感应线圈，达到传递信息及能量的目的。

本实用新型的工作原理是：本实用新型由控制信号输入部分，光耦隔离部分，H桥及其驱动部分，D触发器同步控制能量开关以及电磁传感部分。由信号输入部分产生200KHz的方波，经光耦隔离后，一路传入H桥驱动部分，利用驱动板程序驱动四个对应位置开关的开闭状态，从而控制输出节点输出触发信号的极性和频率。另一路信号，经光耦隔离后传至D触发器CP端，触发器D端接入1Hz触发控制信号，Q端输出控制能量开关开合，从而使触发同步，最后具有能量的触发信号经铁氧体磁环传至复变对高压回路进行控制；

输入光耦隔离结构相当于把发光二极管和光敏三极管封装在一起。光耦隔离电路使被隔离的两部分电路之间没有电的直接连接，主要是防止因有电的连接而引起的干扰，特别是低压的控制电路与外部高压电路之间；

所述H桥由四个MOS管构成，由驱动程序控制位置，MOS管交替导通，从而达到了控制节点输出能量的极性，再通过驱动板控制交替的频率，达到对输出平率的控制。

所述D触发器控制能量开关，是通过D触发器来对干路上的能量开关进行控制，当能量开关断开时，输出节点不具有能量，当能量开关闭合时，输出节点可以输出能量。D触发器的Cp端接入与H桥驱动的统一信号，是为了保证触发是的同步性，避免了不完全触发。

所述原副边感应线圈，是将圆边触发信号回路与副边高压回路输入信号回路通过电磁耦合的方式连接在一起，一条触发回路线可以带动多条感应回路线，其核心元件为铁氧体磁环。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种电磁触发式高压固态开关的触发回路，其特征在于，包括输入信号、光耦隔离电路、H桥及其驱动电路、D触发器控制电路和电磁感应电路。

2.根据权利要求1所述的电磁触发式高压固态开关的触发回路，其特征在于，所述输入信号由单片机产生，输入信号经过所述光耦隔离电路分成两路，一路输入H桥驱动板，一路输入D触发器Cp端；所述H桥驱动板中间设有四个MOS管。

3.根据权利要求1所述的电磁触发式高压固态开关的触发回路，其特征在于，所述D触发器在Cp端接入信号，在D端接入控制信号。

4.根据权利要求1所述的电磁触发式高压固态开关的触发回路，其特征在于，所述电磁感应电路部分，包括铁氧体磁环，两个能量节点用导线连接，导线穿过铁氧体磁环，导线在铁氧体磁环上缠绕副边感应线圈。