CN110045164A - 多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置，该装置包括充电模块、可控半导体开关器件、触发控制模块及高压触发脉冲生成模块，其中，充电模块的输出端与可控半导体开关器件的输入端连接，可控半导体开关器件的输出端与高压触发脉冲生成模块的输入端连接，高压触发脉冲生成模块的输出端连接至冲击电压发生器的点火球隙；触发控制模块的输出端与可控半导体开关器件的控制端连接，用于控制可控半导体开关器件的通断。该触发装置实现了多个测量设备与冲击电压发生器的低抖动的可靠触发，并方便地实现了各设备触发时序的灵活、精确调节，且该装置使冲击试验从传统的电信号测量向声光电热等信号的同步测量成为可能。

Description

多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置

技术领域

本申请涉及电气技术领域，尤其涉及一种多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置。

背景技术

电力设备在电力***中运行，常常需要承受过电压，过电压可能来自雷电，也可能来自电力***操作过程。为了保证电力***的安全稳定运行，电力设备需要通过高电压试验。一种必不可少的试验为雷电冲击耐压试验。

雷电冲击电压发生器多采用多级Marx发生器结构，该发生器的放电开始是由高压脉冲触发点火球隙实现的。传统的触发球隙所用的高压脉冲装置是利用继电器或者接触器控制点，通过控制台按钮控制继电器或接触器中机械触点的闭合完成一次高压脉冲的输出以触发点火球隙，使得冲击发生器输出雷电冲击电压波。

但是，该种机械触点控制的高压脉冲触发装置有两大缺点，一是机械触点的动作延时抖动比较大；二是机械触点控制下的触发装置无法与现在研究中经常采用的高速相机等高精密设备实现任意时序的精确同步。

发明内容

本申请提供了一种多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置，以解决目前冲击电压发生器动作延时抖动较大、无法实现各设备触发时序的精确同步的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请实施例公开了一种多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置，包括充电模块、可控半导体开关器件、触发控制模块及高压触发脉冲生成模块，其中，

所述充电模块的输出端与所述可控半导体开关器件的输入端连接，所述可控半导体开关器件的输出端与所述高压触发脉冲生成模块的输入端连接，所述高压触发脉冲生成模块的输出端连接至所述冲击电压发生器的点火球隙；

所述触发控制模块的输出端与所述可控半导体开关器件的控制端连接，用于控制所述可控半导体开关器件的通断。

可选的，所述充电模块包括电源、充电开关S2、整流二极管D1、电容器C2、电阻R2与模块电路S3，所述电源、所述充电控制开关S2、所述整流二极管D1、所述电阻R2与所述电容器C2串联连接；所述模块电路S3与所述电容器C2并联连接，所述模块电路S3与所述充电控制开关S2电连接，用于控制所述充电控制开关S2的通断；

所述电容器C2与所述可控半导体开关器件的输入端串联连接。

可选的，所述触发控制模块包括直流电源DC、电阻R4、手动触发按钮S1及输出端P3，所述手动触发按钮S1控制所述输出端P3向所述可控半导体开关器件发送开关指令，用于控制所述可控半导体开关器件的通断。

可选的，所述触发控制模块包括直流电源DC、电阻R4、外触发信号接口P1及输出端P3，所述外触发信号接口P1根据接收的外触发信号控制所述输出端P3向所述可控半导体开关器件发送开关指令，用于控制所述可控半导体开关器件的通断。

可选的，所述外触发信号接口P1为BNC接口。

可选的，所述高压触发脉冲生成模块包括脉冲变压器T1、耦合电容C3与高压脉冲输出端P2，所述脉冲变压器T1的输入端与所述可控半导体开关器件的输出端连接；所述耦合电容C3与所述脉冲变压器T1并联；所述高压脉冲输出端P2与所述脉冲变压器T1的输出端连接；

所述高压脉冲输出端P2与所述冲击电压发生器的点火球隙连接。

可选的，所述可控半导体开关器件为全控型电力电子器件。

本申请提供的多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置包括充电模块、可控半导体开关器件、触发控制模块及高压触发脉冲生成模块，其中，充电模块的输出端与可控半导体开关器件的输入端连接，可控半导体开关器件的输出端与高压触发脉冲生成模块的输入端连接，高压触发脉冲生成模块的输出端连接至冲击电压发生器的点火球隙；触发控制模块的输出端与可控半导体开关器件的控制端连接，用于控制可控半导体开关器件的通断。本申请实施例提供的触发装置可实现多个测量设备与冲击电压发生器的低抖动的可靠触发，并可方便地实现各设备触发时序的灵活、精确调节；该装置使冲击试验从传统的电信号测量向声光电热等信号的同步测量成为可能，有利于全方位地了解电力设备的性能指标和分析其内部的物理过程，为电力设备的优化升级提供指导方向。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置的结构框图；

图2为本申请实施例提供的多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置中充电模块的原理图；

图3为本申请实施例提供的多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置中触发控制模块的原理图；

图4为本申请实施例提供的多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置的充电模块、可控半导体开关器件与高压触发脉冲生成模块的原理图；

图5为本申请实施例提供的多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置在冲击电压发生器中的安装位置说明图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

参见图1，为本申请实施例提供的一种多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置的结构框图。

如图1所示，本申请实施例提供的多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置包括充电模块1、可控半导体开关器件3、触发控制模块2及高压触发脉冲生成模块4，其中，

充电模块1的输出端与可控半导体开关器件3的输入端连接，可控半导体开关器件3的输出端与高压触发脉冲生成模块4的输入端连接，高压触发脉冲生成模块4的输出端连接至冲击电压发生器的点火球隙。工作时，可控半导体开关器件3控制充电模块1与高压触发脉冲生成模块4之间的导通与断开，当可控半导体开关器件3导通时，充电模块1为高压触发脉冲生成模块4供电，经高压触发脉冲生成模块4升压后输出高压触发脉冲，高压触发脉冲作用在冲击电压发生器的点火球隙处，用以触发冲击电压波形的输出；当可控半导体开关器件3断开时，高压触发脉冲生成模块4停止生成高压触发脉冲，冲击电压发生器无法生成冲击电压波。

触发控制模块2的输出端与可控半导体开关器件3的控制端连接，用于控制可控半导体开关器件3的通断。即触发控制模块2向可控半导体开关器件3发送开关指令，可控半导体开关器件3根据开关指令实现自身的通断，进而控制着高压触发脉冲的产生和停止。

本示例中，如图2所示，充电模块1包括电源、充电开关S2、整流二极管D1、电容器C2、电阻R2与模块电路S3，电源、充电控制开关S2、整流二极管D1、电阻R2与电容器C2串联连接；模块电路S3与电容器C2并联连接，模块电路S3与充电控制开关S2电连接，用于控制充电控制开关S2的通断。电源为交流220V电压供电，经过整流二极管D1整流后对电容器C2进行充电，充电的速度有电阻R2控制。当电容器C2充到预设电压后，通过模块电路S3反馈给充电控制开关S2，使充电过程停止；当电容器经过放电之后，其电压低于预设电压值，通过模块电路S3反馈给充电控制开关S2，使充电控制开关S2再次闭合对电容器C2进行充电。

模块电路S3的作用是维持电容器C2充电电压在一个固定值，模块电路S3内部可以通过电压比较器控制充电控制开关S2的开与关，即模块电路S3检测到电容器C2的电压低于预设电压时，模块电路S3控制充电控制开关S2闭合，电源对电容器C2进行充电；模块电路S3检测到电容器C2的电压等于或大于预设电压时，模块电路S3控制充电控制开关S2断开，停止对电容器C2充电。

电容器C2与可控半导体开关器件3的输入端串联连接，当可控半导体开关器件3导通时，电容器C2放电，对高压触发脉冲生成模块4进行供电，触发高压触发脉冲生成模块4产生高压触发脉冲。

本示例中，如图3所示，触发控制模块2可包括直流电源DC、电阻R4、手动触发按钮S1及输出端P3，手动触发按钮S1用于控制直流电源DC与输出端P3的连接，控制输出端P3向可控半导体开关器件3发送开关指令，从而控制可控半导体开关器件3的通断。即当按下手动触发按钮S1时，输出端P3会输出高电平控制信号，且高电平控制信号可到达可控半导体开关器件3的控制端，用于控制可控半导体开关器件3导通。

触发控制模块2也可包括直流电源DC、电阻R4、外触发信号接口P1及输出端P3，外触发信号接口P1用于接收外触发高电平信号，当外触发信号接口P1接收到外触发高电平信号时，输出端P3会输出高电压控制信号，且高电平控制信号可到达可控半导体开关器件3的控制端，用于控制可控半导体开关器件3导通。可选的，外触发信号接口P1为BNC(BayonetNut Connector，刺头螺母连接器)接口，BNC接口用于隔绝输入信号，使信号相互间干扰减少，且信号带宽要比普通15针的D型接口大，可达到更佳的信号响应效果。

可控半导体开关器件3为全控型电力电子器件IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)Q1，该IGBT接受触发控制模块给出的，开关指令，控制着高压触发脉冲的产生和停止。IGBT是由BJT(Bipolar Junction Transistor，双极结型晶体三极管)和MOS(Metal Oxide Semiconductor FET绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件，其具有自关断的特征。IGBT是通过电压信号控制导通或关断的开关，没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。IGBT融合了BJT和MOSFET两种器件的优点，如驱动功率小和饱和压降低等。

本示例中，如图4所示，高压触发脉冲生成模块4包括脉冲变压器T1、耦合电容C3与高压脉冲输出端P2，脉冲变压器T1的输入端与可控半导体开关器件3的输出端连接；耦合电容C3与脉冲变压器T1并联，高压脉冲输出端P2用于脉冲变压器T1的输出端连接；高压脉冲输出端P2与冲击电压发生器的点火球隙连接。即当可控半导体开关器件3导通时，电容器C2经过电阻R3放电，并经过脉冲变压器T1升压后在高压脉冲输出端P2端输出，输出端P2输出高压触发脉冲。

如图5所示，本申请实施例提供的多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置安装在冲击电压发生器的点火球隙处，触发装置输出高压触发脉冲，高压触发脉冲作用在冲击电压发生器的点火球隙，使冲击电压发生器的球隙击穿而产生雷电冲击电压波。

本申请实施例提供的多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置包括充电模块、可控半导体开关器件、触发控制模块及高压触发脉冲生成模块，其中，充电模块的输出端与可控半导体开关器件的输入端连接，可控半导体开关器件的输出端与高压触发脉冲生成模块的输入端连接，高压触发脉冲生成模块的输出端连接至冲击电压发生器的点火球隙；触发控制模块的输出端与可控半导体开关器件的控制端连接，用于控制可控半导体开关器件的通断。可控半导体开关器件控制充电模块与高压触发脉冲生成模块的通断，当可控半导体开关器件导通时，充电模块为高压触发脉冲生成模块供电，高压触发脉冲生成模块生成高压触发脉冲，以触发冲击电压发生器产生冲击电压波。该触发装置实现了多个测量设备与冲击电压发生器的低抖动的可靠触发，并方便地实现了各设备触发时序的灵活、精确调节，且该装置使冲击试验从传统的电信号测量向声光电热等信号的同步测量成为可能，有利于全方位地了解电力设备的性能指标和分析其内部的物理过程，为电力设备的优化升级提供指导方向。

需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (7)

1.一种多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置，其特征在于，包括充电模块、可控半导体开关器件、触发控制模块及高压触发脉冲生成模块，其中，

所述充电模块的输出端与所述可控半导体开关器件的输入端连接，所述可控半导体开关器件的输出端与所述高压触发脉冲生成模块的输入端连接，所述高压触发脉冲生成模块的输出端连接至所述冲击电压发生器的点火球隙；

所述触发控制模块的输出端与所述可控半导体开关器件的控制端连接，用于控制所述可控半导体开关器件的通断。

2.根据权利要求1所述的多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置，其特征在于，所述充电模块包括电源、充电开关S2、整流二极管D1、电容器C2、电阻R2与模块电路S3，所述电源、所述充电控制开关S2、所述整流二极管D1、所述电阻R2与所述电容器C2串联连接；所述模块电路S3与所述电容器C2并联连接，所述模块电路S3与所述充电控制开关S2电连接，用于控制所述充电控制开关S2的通断；

所述电容器C2与所述可控半导体开关器件的输入端串联连接。

3.根据权利要求1所述的多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置，其特征在于，所述触发控制模块包括直流电源DC、电阻R4、手动触发按钮S1及输出端P3，所述手动触发按钮S1控制所述输出端P3向所述可控半导体开关器件发送开关指令，用于控制所述可控半导体开关器件的通断。

4.根据权利要求1所述的测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置，其特征在于，所述触发控制模块包括直流电源DC、电阻R4、外触发信号接口P1及输出端P3，所述外触发信号接口P1根据接收的外触发信号控制所述输出端P3向所述可控半导体开关器件发送开关指令，用于控制所述可控半导体开关器件的通断。

5.根据权利要求4所述的测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置，其特征在于，所述外触发信号接口P1为BNC接口。

6.根据权利要求1所述的多测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置，其特征在于，所述高压触发脉冲生成模块包括脉冲变压器T1、耦合电容C3与高压脉冲输出端P2，所述脉冲变压器T1的输入端与所述可控半导体开关器件的输出端连接；所述耦合电容C3与所述脉冲变压器T1并联；所述高压脉冲输出端P2与所述脉冲变压器T1的输出端连接；

所述高压脉冲输出端P2与所述冲击电压发生器的点火球隙连接。

7.根据权利要求1所述的测量设备精确同步的冲击电压发生器触发装置，其特征在于，所述可控半导体开关器件为全控型电力电子器件。