一種用于火花間隙保護(hù)的脈沖觸發(fā)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專(zhuān)利涉及高電壓、大電流技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于火花間隙保護(hù)的脈沖觸發(fā)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]火花間隙是電力系統(tǒng)中常用的一種過(guò)電壓保護(hù)措施，火花間隙性能直接影響被保護(hù)設(shè)備的壽命，對(duì)這類(lèi)火花間隙的要求是:大電流、高電壓、延時(shí)短、動(dòng)作頻繁等。當(dāng)接收到來(lái)自保護(hù)系統(tǒng)的觸發(fā)信號(hào)后，脈沖觸發(fā)裝置產(chǎn)生的高壓脈沖施加到火花間隙的觸發(fā)電極上。在高壓脈沖作用下，觸發(fā)電極和低壓電極表面點(diǎn)火擊穿，在局部產(chǎn)生等離子體，降低了火花間隙的耐壓能力，在外電壓作用下，火花間隙擊穿，防止被保護(hù)設(shè)備因過(guò)電壓而損壞。
[0003]在工程應(yīng)用中，用于火花間隙保護(hù)的脈沖觸發(fā)裝置存在以下缺點(diǎn):
[0004]第一，沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)脈沖觸發(fā)裝置與火花間隙的電氣隔離。這樣，脈沖觸發(fā)裝置必須采用外部電源供電，如太陽(yáng)能供電、激光供電、超聲波供電、微波供電等，這些供電方式產(chǎn)生的電壓往往較小，脈沖觸發(fā)裝置需要將低電壓下的能量積累轉(zhuǎn)換為高壓脈沖輸出。
[0005]第二，為了縮短火花間隙的擊穿延時(shí)，脈沖觸發(fā)裝置需要產(chǎn)生一個(gè)幅值較高，上升沿極短的一個(gè)高壓脈沖，這對(duì)電路設(shè)計(jì)，尤其是電感參數(shù)的設(shè)計(jì)提出了很高的要求。為了使火花間隙保護(hù)得到更廣泛的應(yīng)用，亟待設(shè)計(jì)一種脈沖觸發(fā)裝置來(lái)解決上述問(wèn)題。
[0006]發(fā)明專(zhuān)利內(nèi)容
[0007]本發(fā)明專(zhuān)利的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供了一種用于火花間隙保護(hù)的脈沖觸發(fā)裝置，將低電壓下的能量積累轉(zhuǎn)換為幅值大、上升沿短的高壓脈沖輸出，滿足火花間隙保護(hù)對(duì)觸發(fā)源的要求。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明專(zhuān)利采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種用于火花間隙保護(hù)的脈沖觸發(fā)裝置，包括:方波信號(hào)源，第一變壓器，第一二極管，第二二極管，儲(chǔ)能電容，可控硅，第二變壓器；
[0010]所述方波信號(hào)源的輸出端連接驅(qū)動(dòng)電阻的一端，所述驅(qū)動(dòng)電阻的另一端連接三極管的基極，所述三極管的發(fā)射極接地，集電極連接第一變壓器的一次繞組的一端，所述第一變壓器一次繞組的另一端連接電源，所述第一變壓器一次繞組的兩端并聯(lián)第一二極管，所述第一二極管的負(fù)極連接電源端；上述電路構(gòu)成第一變壓器的一次側(cè)放電回路；
[0011]所述第一變壓器的二次繞組的一端連接第二二極管的正極，第一變壓器的二次繞組連接第二二極管正極的一端與第一變壓器一次繞組連接第一二極管正極的一端為同名端；
[0012]所述第二二極管的負(fù)極連接儲(chǔ)能電容的一端，所述儲(chǔ)能電容的另一端接地并且連接第二變壓器一次繞組的一端，所述第二變壓器一次繞組的另一端連接第一變壓器的二次繞組的另一端；所述第二變壓器的二次繞組輸出高壓脈沖；
[0013]所述第二二極管的負(fù)極連接可控硅的陽(yáng)極，所述可控硅的陰極連接第一變壓器二次繞組不接地的一端，所述第二二極管的控制極通過(guò)光電隔離模塊與外部觸發(fā)信號(hào)端連接。
[0014]所述儲(chǔ)能電容與第一變壓器二次繞組、第二二極管和第二變壓器一次繞組構(gòu)成電容充電回路；可控硅、儲(chǔ)能電容及第一變壓器的二次繞組構(gòu)成電容放電回路。
[0015]所述方波信號(hào)源由555定時(shí)器產(chǎn)生。
[0016]所述第一變壓器的一次繞組和二次繞組都有多個(gè)分接頭，用于改變第一變壓器的變比。
[0017]本發(fā)明專(zhuān)利的有益效果是:
[0018]1、本發(fā)明專(zhuān)利通過(guò)第一變壓器將外部電源提供的低壓直流轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)高壓，為儲(chǔ)能電容充電。通過(guò)控制可控硅開(kāi)通，并經(jīng)過(guò)第二變壓器，將儲(chǔ)存在電容內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換為脈沖高壓輸出，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，符合工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。
[0019]2、本發(fā)明專(zhuān)利通過(guò)調(diào)整第一變壓器的分接頭的接線，改變第一變壓器一次繞組和二次繞組的匝數(shù)，改變第一變壓器的變比，進(jìn)而改變儲(chǔ)能電容的充電電壓，可以為火花間隙保護(hù)的觸發(fā)擊穿提供不同幅值、不同能量的脈沖電壓，滿足不同現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要。
[0020]3、本發(fā)明專(zhuān)利通過(guò)降低放電回路雜散電感，并對(duì)第二變壓器一次繞組進(jìn)行處理，使其控制在幾微亨以?xún)?nèi)，可以得到一個(gè)陡脈沖高壓脈沖，上升沿很短。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是用于火花間隙保護(hù)的脈沖觸發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖中I是方波信號(hào)源，2是三極管，3是驅(qū)動(dòng)電阻，4是第一二極管，5是第一變壓器，6是第二二極管，7是光電隔離模塊，8是可控硅，9是儲(chǔ)能電容，10是第二變壓器。
【具體實(shí)施方式】
:
[0023]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0024]如圖1所示，一種用于火花間隙保護(hù)的脈沖觸發(fā)裝置，包括:方波信號(hào)源I ;方波信號(hào)源I采用555定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)外接電阻改變方波信號(hào)的占空比；方波信號(hào)源I的輸出端連接驅(qū)動(dòng)電阻3的一端，驅(qū)動(dòng)電阻3的另一端連接三極管2的基極，三極管2的發(fā)射極接地，集電極連接第一變壓器5的一次繞組的一端，第一變壓器5 —次繞組的另一端連接電源，第一變壓器5 —次繞組的兩端并聯(lián)第一二極管4，第一二極管4的負(fù)極連接電源端；上述電路構(gòu)成第一變壓器5的一次側(cè)放電回路；
[0025]第一變壓器5的二次繞組的一端連接第二二極管6的正極，第一變壓器5的二次繞組連接第二二極管6正極的一端與第一變壓器5 —次繞組連接第一二極管4正極的一端為同名端；
[0026]第二二極管6的負(fù)極連接儲(chǔ)能電容9的一端，儲(chǔ)能電容9的另一端接地并且連接第二變壓器10 —次繞組的一端，第二變壓器10 —次繞組的另一端連接第一變壓器5的二次繞組的另一端；第二變壓器10的二次繞組輸出高壓脈沖；
[0027]第二二極管6的負(fù)極連接可控硅8的陽(yáng)極，可控硅8的陰極連接第一變壓器5 二次繞組不接地的一端，第二二極管6的控制極通過(guò)光電隔離模塊7與外部觸發(fā)信號(hào)端連接。
[0028]儲(chǔ)能電容9與第一變壓器5 二次繞組、第二二極管6和第二變壓器10 —次繞組構(gòu)成電容充電回路；可控硅8、儲(chǔ)能電容9及第一變壓器5的二次繞組構(gòu)成電容放電回路。
[0029]第一變壓器5的一次繞組和二次繞組都有多個(gè)分接頭，用于改變第一變壓器5的變比。
[0030]所用的三極管由深圳市明佳達(dá)電子有限公司提供，型號(hào)為BU406 ;所用的第一二極管和第二二極管由深圳市特加特科技有限公司提供，型號(hào)為1N4148 ;所用的可控硅由凱高達(dá)電子科技有限公司公司提供，型號(hào)為MCR100 ;光電隔離模塊采用Avago Technologies公司制造的6N137。
[0031]本發(fā)明專(zhuān)利的工作原理和工作過(guò)程如下:
[0032]方波信號(hào)源I產(chǎn)生占空比可調(diào)的方波，控制三極管2周期性的開(kāi)通關(guān)斷，驅(qū)動(dòng)電阻3用于限制驅(qū)動(dòng)電流大小。當(dāng)三極管2導(dǎo)通時(shí)，電源端、第一變壓器5的一次繞組、三極管2構(gòu)成一次側(cè)放電回路，在第一變壓器5的一次繞組中產(chǎn)生脈沖電流，進(jìn)而在第一變壓器5的二次繞組兩端產(chǎn)生脈沖高壓。通過(guò)改變第一變壓器5的分接頭接線，改變第一變壓器5的變比，進(jìn)而改變充電電壓。
[0033]第一變壓器5 二次繞組產(chǎn)生的脈沖高壓不斷地為儲(chǔ)能電容9充電，直至儲(chǔ)能電容9兩端電壓與第一變壓器5 二次繞組兩端電壓相同，充電結(jié)束。當(dāng)可控硅8接收到外部的觸發(fā)信號(hào)導(dǎo)通后，儲(chǔ)能電容9沿著可控硅8、第二變壓器10 —次繞組放電，在第二變壓器10一次繞組中產(chǎn)生脈沖電流，進(jìn)而在第二變壓器10 二次繞組兩端產(chǎn)生脈沖高壓。第一變壓器5 一次繞組和二次繞組側(cè)地電位不相同，電位差為第一變壓器5 二次繞組兩端電壓，觸發(fā)信號(hào)需要經(jīng)過(guò)一個(gè)光電隔離模塊7，將兩個(gè)地電位隔離。
[0034]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明專(zhuān)利的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于火花間隙保護(hù)的脈沖觸發(fā)裝置，其特征是，包括:方波信號(hào)源； 所述方波信號(hào)源的輸出端連接驅(qū)動(dòng)電阻的一端，所述驅(qū)動(dòng)電阻的另一端連接三極管的基極，所述三極管的發(fā)射極接地，集電極連接第一變壓器的一次繞組的一端，所述第一變壓器一次繞組的另一端連接電源，所述第一變壓器一次繞組的兩端并聯(lián)第一二極管，所述第一二極管的負(fù)極連接電源端；上述電路構(gòu)成第一變壓器的一次側(cè)放電回路； 所述第一變壓器的二次繞組的一端連接第二二極管的正極，第一變壓器的二次繞組連接第二二極管正極的一端與第一變壓器一次繞組連接第一二極管正極的一端為同名端； 所述第二二極管的負(fù)極連接儲(chǔ)能電容的一端，所述儲(chǔ)能電容的另一端接地并且連接第二變壓器一次繞組的一端，所述第二變壓器一次繞組的另一端連接第一變壓器的二次繞組的另一端；所述第二變壓器的二次繞組輸出高壓脈沖； 所述第二二極管的負(fù)極連接可控硅的陽(yáng)極，所述可控硅的陰極連接第一變壓器二次繞組不接地的一端，所述第二二極管的控制極通過(guò)光電隔離模塊與外部觸發(fā)信號(hào)端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于火花間隙保護(hù)的脈沖觸發(fā)裝置，其特征是，所述方波信號(hào)源由555定時(shí)器產(chǎn)生。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于火花間隙保護(hù)的脈沖觸發(fā)裝置，其特征是，所述第一變壓器的一次繞組和二次繞組都有多個(gè)分接頭，用于改變第一變壓器的變比。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于火花間隙保護(hù)的脈沖觸發(fā)裝置，包括驅(qū)動(dòng)電阻、三極管、第一二極管、第一變壓器、第二二極管、可控硅、儲(chǔ)能電容及第二變壓器。通過(guò)第一變壓器將外部電源提供的低壓直流轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)高壓，為儲(chǔ)能電容充電。通過(guò)控制可控硅開(kāi)通，并經(jīng)過(guò)第二變壓器變壓，將儲(chǔ)存在電容內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換為脈沖高壓輸出。改變第一變壓器分接頭接線改變第一變壓器變比，從而改變儲(chǔ)能電容的充電電壓，進(jìn)而改變輸出高壓脈沖的幅值。通過(guò)降低放電回路雜散電感和第二變壓器一次繞組的電感值，為火花間隙保護(hù)提供一個(gè)上升沿極短的一個(gè)高壓脈沖。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，符合工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。
【IPC分類(lèi)】H02M9-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104660092
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510085273
【發(fā)明人】婁寶磊
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年2月16日