[發明專利]諧振充電式旋轉火花開關觸發裝置

在審

• 申請號: 201510073151.4
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104716863A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 郭立紅;張興亮;孟范江
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H02M9/04
• 分類號: H02M9/04;H02M3/338
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發明屬于高頻高壓電源技術領域，具體涉及一種諧振充電式旋轉火花開關觸發裝置。

背景技術

旋轉開關是一種高壓火花隙開關，為使其可靠導通，需采用高電壓觸發。目前旋轉火花開關的觸發裝置采用高壓脈沖觸發，高壓脈沖在擊穿火花開關后，存在大量剩余能量，需要額外增加吸收電路，增加了系統的重量和體積，電磁干擾大。由于旋轉火花開關內部的氣體在高速流出，脈沖式高壓觸發裝置產生的電離氣體濃度非常容易從旋轉火花開關內部流出，造成不易使旋轉火花開關導通，導通分散性大，并且嚴重影響旋轉火花開關的可靠觸發和高重頻工作；因此，需發明一種電磁干擾下、重量和體積小、觸發可靠的高壓裝置，使旋轉火花開關得到可靠地觸發。

發明內容

本發明的目的在于提出一種諧振充電式旋轉火花開關觸發裝置，解決現有技術存在的不易使旋轉火花開關導通，導通分散性大，并且嚴重影響旋轉火花開關的可靠觸發和高重頻工作的問題。

為實現上述目的，本發明的諧振充電式旋轉火花開關觸發裝置包括整流濾波電路、全橋電路、串聯諧振電路、高頻高壓變壓器、高壓整流橋、輸出反饋檢測電路和信號控制電路；

所述整流濾波電路將220V交流信號轉換為直流信號并儲能；所述全橋電路將所述直流信號轉換為脈沖信號；所述脈沖信號經所述串聯諧振電路將脈沖信號整形后，經所述高頻高壓變壓器升壓獲得高壓脈沖信號；所述高壓脈沖信號經所述高壓整流橋給負載電容充電，當負載電容電壓達到火花隙自擊穿電壓，火花隙被擊穿，負載電容放電；所述輸出反饋檢測電路檢測負載電容放電狀態；所述信號控制電路根據所述輸出反饋檢測電路檢測結果輸出驅動控制信號控制全橋電路停止工作。

本發明的有益效果為：相對于脈沖式旋轉火花開關觸發裝置，本發明的一種諧振充電式旋轉火花開關觸發裝置將高壓持續加在開關兩端，從氣體擊穿理論方面研究，相同電壓作用在氣體開關兩端的時間越長，氣體開關越容易擊穿，提高了觸發旋轉火花開關的穩定性和可靠性。

諧振充電式旋轉火花開關觸發裝置在擊穿旋轉火花開關后，不存在剩余能量，不需要大功率的吸收電路，減小了系統的體積和重量。

高壓放電產生的反向電壓將被高壓整流橋鉗位，減小了氣體擊穿放電對高頻高壓變壓器及全橋電路的沖擊，同時減小了對控制電路及電網的干擾。

附圖說明

圖1為本發明的諧振充電式旋轉火花開關觸發裝置的結構框圖；

圖2為本發明的諧振充電式旋轉火花開關觸發裝置實施例的電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施方式作進一步說明。

參見附圖1，本發明的諧振充電式旋轉火花開關觸發裝置包括整流濾波電路1、全橋電路2、串聯諧振電路3、高頻高壓變壓器4、高壓整流橋5、輸出反饋檢測電路6和信號控制電路7；

所述整流濾波電路1將220V交流信號轉換為直流信號并儲能；所述全橋電路2將所述直流信號轉換為脈沖信號；所述脈沖信號經所述串聯諧振電路3將脈沖信號整形，實現軟開關；經整形后的脈沖信號再經所述高頻高壓變壓器4升壓獲得高壓脈沖信號；所述高壓脈沖信號經所述高壓整流橋5給負載電容充電，當負載電容電壓達到火花隙自擊穿電壓，火花隙被擊穿，負載電容放電；所述輸出反饋檢測電路6檢測負載電容放電狀態；所述信號控制電路7根據所述輸出反饋檢測電路6檢測結果輸出驅動控制信號控制全橋電路2停止工作。

所述全橋電路2采用智能功率模塊IPM構成，SG3525作為系統的控制芯片，直流電壓經全橋電路2及串聯諧振電路3在高頻高壓變壓器4原邊獲得脈沖信號，此脈沖信號經高頻高壓變壓器4的升壓和變壓器次級整流給負載電容充電，當負載電容電壓達到火花開關間隙的自擊穿電壓時，旋轉火花開關被擊穿。

參見附圖2，整流濾波電路1由濾波器、整流器、濾波電容組成，全橋電路2由型號為PM150CL1A060的IPM構成，串聯諧振電路3由諧振電感和諧振電容組成，高頻高壓變壓器4的磁芯選用鐵氧體磁芯，高壓整流橋5由4個100kV快速高壓硅堆構成，輸出反饋檢測電路6采用電壓采樣、遲滯比較器與穩態觸發器結合應用的方式檢測高壓放電，信號控電路由SG3525及IPM驅動電路組成。

諧振充電式旋轉火花開關觸發裝置的工作原理：全橋電路2將整流濾波的直流電壓轉換為脈沖信號，脈沖信號經串聯諧振電路3整形再經高頻高壓脈沖變壓器升壓獲得高壓脈沖信號，高壓脈沖信號經高壓整流橋5給負載電容充電，當負載電容充電到旋轉火花開關的自擊穿電壓時，火花開關間隙被擊穿，負載電容放電，當檢測到負載電容放電，SG3525的10腳置高電平，等待下個工作周期。