CN204349947U - 一种电磁触发式高压固态开关的高压回路 - 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高压回路，由整流电桥T、能量储存与栅极保护电路、IGBT和均压电路组成，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，本设计的高压回路，加入了RCD均压电路提高了同步性的同时，起到了防止IGBT击穿的效果，同时加入栅极保护电路，降低了IGBT击穿的概率。

Description

一种电磁触发式高压固态开关的高压回路

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高压回路。

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。其中以IGBT为核心元件的的高压回路的设计是高压固态开关的重要部分。

针对测量电缆振荡波局部放电的需求特点，本实用新型设计一种固态开关的高压回路，可开断较高电压电流，对高压回路进行设计，使其效率更高，耐压更强，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高压回路，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高压回路，由整流电桥T、能量储存与栅极保护电路、IGBT和均压电路组成，所述整流电桥T采用20V稳压二极管，整流电桥T的2和4端分别连接在电流互感器L的两端，整流电桥T的1端连接储能电阻Cs、外部栅极电阻R_g、内部栅极电阻R_gin、钳位二极管Dge和IGBT的栅极，整流电桥T的的3端连接储能电阻Cs、外部栅极电阻R_g、内部栅极电阻R_gin和钳位二极管Dge的另一端，整流电桥T的的3端连接连接IGBT的源极。

作为本实用新型进一步的方案：所述能量储存与栅极保护电路包括储能电阻Cs和钳位二极管Dge，储能电阻Cs和钳位二极管Dge并联在电桥上。

作为本实用新型再进一步的方案：所述IGBT的栅极与漏极并联在钳位二极管Dge的两端，漏极与源极并联接入均压电路。

作为本实用新型再进一步的方案：所述均压电路包括限流电阻Rs、缓冲电容CB、静态均压电阻RB和二极管D。

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，本设计的高压回路，加入了RCD均压电路提高了同步性的同时，起到了防止IGBT击穿的效果，同时加入栅极保护电路，降低了IGBT击穿的概率。

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高压回路的结构示意图。

图2为本实用新型一种电磁触发式高压固态开关的高压回路的结构框图。

图3为本实用新型一种电磁触发式高压固态开关的高压回路中均压电路的结构示意图。

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1～3，本实用新型实施例中，一种电磁触发式高压固态开关的高压回路，由整流电桥T、能量储存与栅极保护电路、IGBT和均压电路组成。

所述整流电桥T采用20V稳压二极管，整流电桥T的2和4端分别连接在电流互感器L的两端，整流电桥T的1端连接储能电阻Cs、外部栅极电阻R_g、内部栅极电阻R_gin、钳位二极管Dge和IGBT的栅极，整流电桥T的的3端连接储能电阻Cs、外部栅极电阻R_g、内部栅极电阻R_gin和钳位二极管Dge的另一端，整流电桥T的的3端连接连接IGBT的源极。

所述能量储存与栅极保护电路包括储能电阻Cs和钳位二极管Dge，储能电阻Cs和钳位二极管Dge并联在电桥上。

所述IGBT的栅极与漏极并联在钳位二极管Dge的两端，漏极与源极并联接入均压电路；

所述均压电路包括限流电阻Rs、缓冲电容CB、静态均压电阻RB和二极管D。

本实用新型的工作原理是：包括整流电桥、能量储存与栅极保护电路、IGBT开关和均压电路组成，触发段传来触发信号经电桥进行平波整流处理后，流经能量储存电路与栅极保护电路，储存部分能量，并对栅极作出相应保护。随后在IGBT导通过程中，触发阶段能量需求较大，由低压控制端通过高频电磁感应的方式提供触发能量，维持阶段能量需求较小小，利用储能电容放电维持一定时间内持续导通。最后，利用IGBT的CE侧并联的均压电路进行动态均压；

所述整流电桥采用四支20V整流二极管桥型连接将由磁环副边感应得来的触发信号进行整流处理，整流二极管的一次导通过程，可视为一个“选通脉冲”，其脉冲重复频率就等于线圈复变感应频率；

所述能量储存与栅极保护电路，通态过程供能利用各级电容储能Cs完成，避免了触发回路引入干扰信号，由钳位二极管Dge提供钳位保护；

所述IGBT通过栅极的控制信号来控制漏源电流从而控制开关的通断，可以将IGBT导通过程划分为触发阶段和维持阶段，其中触发阶段能量需求较大，因此低压控制端通过高频电磁感应的方式提供触发能量；而维持阶段能量需求非常小，利用储能电容放电就可以在一定时间内持续导通；

所述均压电路，当IGBT处于静态时，由静态均压电阻RB实现均压；当IGBT处于导通或关断时，由RCD缓冲电路抑制dUCE/dt的变化，实现动态均压效果，其中Rs为限流电阻；二极管D提供低阻抗充电回路；CB为缓冲电容。

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高压回路，其特征在于，由整流电桥T、能量储存与栅极保护电路、IGBT和均压电路组成，所述整流电桥T采用20V稳压二极管，整流电桥T的2和4端分别连接在电流互感器L的两端，整流电桥T的1端连接储能电阻Cs、外部栅极电阻R_g、内部栅极电阻R_gin、钳位二极管Dge和IGBT的栅极，整流电桥T的的3端连接储能电阻Cs、外部栅极电阻R_g、内部栅极电阻R_gin和钳位二极管Dge的另一端，整流电桥T的的3端连接连接IGBT的源极。

2.根据权利要求1所述的电磁触发式高压固态开关的高压回路，其特征在于，所述能量储存与栅极保护电路包括储能电阻Cs和钳位二极管Dge，储能电阻Cs和钳位二极管Dge并联在电桥上。

3.根据权利要求1所述的电磁触发式高压固态开关的高压回路，其特征在于，所述IGBT的栅极与漏极并联在钳位二极管Dge的两端，漏极与源极并联接入均压电路。

4.根据权利要求1所述的电磁触发式高压固态开关的高压回路，其特征在于，所述均压电路包括限流电阻Rs、缓冲电容CB、静态均压电阻RB和二极管D。