真空觸發(fā)開關(guān)交流條件下相位跟蹤與觸發(fā)控制裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開一種真空觸發(fā)開關(guān)交流條件下相位跟蹤與觸發(fā)控制裝置，主要由電壓互感器、信號(hào)調(diào)理單元、信號(hào)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、觸發(fā)控制單元、狀態(tài)監(jiān)控單元和觸發(fā)單元組成；電壓互感器的一次側(cè)接在真空觸發(fā)開關(guān)的主電極交流輸入端上，電壓互感器的二次側(cè)與信號(hào)調(diào)理單元的輸入端相連；信號(hào)調(diào)理單元的輸出端經(jīng)由信號(hào)采集單元接至數(shù)據(jù)處理單元的輸入端；數(shù)據(jù)處理單元的輸出端連接觸發(fā)控制單元；觸發(fā)控制單元的輸出端連接在觸發(fā)單元的輸入端上；狀態(tài)監(jiān)控單元的輸入端連接觸發(fā)單元和真空觸發(fā)開關(guān)，狀態(tài)監(jiān)控單元的輸出端則連接數(shù)據(jù)處理單元；觸發(fā)單元的輸出端接在真空觸發(fā)開關(guān)的觸發(fā)極上。本實(shí)用新型專利技術(shù)能夠?qū)χ貜?fù)頻率脈沖功率系統(tǒng)中的真空觸發(fā)開關(guān)的觸發(fā)源進(jìn)行精確觸發(fā)控制。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

真空觸發(fā)開關(guān)交流條件下相位跟蹤與觸發(fā)控制裝置
本技術(shù)涉及真空觸發(fā)開關(guān)領(lǐng)域，具體涉及一種真空觸發(fā)開關(guān)交流條件下相位跟蹤與觸發(fā)控制裝置。
技術(shù)介紹
真空觸發(fā)開關(guān)(Triggered Vacuum Switch,TVS)又稱為真空觸發(fā)間隙(Triggered Vacuum Gap, TVG)，是真空開關(guān)的一個(gè)重要分支，它的發(fā)展與真空開關(guān)的發(fā)展是息息相關(guān)的。是一種將真空開關(guān)技術(shù)和三電極火花間隙技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來的新型開關(guān)器件，其特點(diǎn)是利用真空作為主觸頭間的絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)，并采用特殊設(shè)計(jì)的觸發(fā)極來控制開關(guān)進(jìn)行快速關(guān)合。TVS作為一種具有極高發(fā)展前途的高參數(shù)快速可靠關(guān)合開關(guān)裝置正引起研究人員的關(guān)注，作為電容儲(chǔ)能型脈沖功率系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵部件在電磁發(fā)射系統(tǒng)、各種高電壓充磁機(jī)、爆炸力學(xué)研究中的脈沖放電系統(tǒng)、脈沖激光系統(tǒng)、脈沖磁場系統(tǒng)、高壓斷路器合成試驗(yàn)系統(tǒng)、故障電流限制等領(lǐng)域擁有較好的實(shí)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。TVS的觸發(fā)時(shí)延、觸發(fā)精度以及工作壽命是TVS的關(guān)鍵參數(shù)。觸發(fā)時(shí)延和觸發(fā)精度主要受觸發(fā)極結(jié)構(gòu)參數(shù)、觸發(fā)極介質(zhì)材料、觸發(fā)電壓、觸發(fā)電流即觸發(fā)能量、主間隙電壓、觸發(fā)極和主電極極性等因素的影響。幾乎所有TVS的壽命，都不是由于真空下降或電極燒損而告終，而是因觸發(fā)系統(tǒng)中的觸發(fā)極不能正常觸發(fā)而停止工作，觸發(fā)源的性能實(shí)際決定了 TVS的觸發(fā)極工作壽命。對(duì)TVS的性能要求一般包括動(dòng)作迅速性；一定的導(dǎo)流能力；可重復(fù)運(yùn)行性；精確觸發(fā)控制等。以往主要將TVS作為閉合開關(guān)，控制事先充電的電容器(組)對(duì)特定負(fù)載放電，主電路的初始工作電壓為直流，不存在觸發(fā)相位(交流電壓工作點(diǎn))的控制問題。而對(duì)于TVS在重復(fù)頻率脈沖功率系統(tǒng)中的應(yīng)用，比如高壓開關(guān)的高電壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、故障電流限制等場合， 則需要對(duì)TVS主電極的信號(hào)特征進(jìn)行判斷和預(yù)測，以便在預(yù)期的相位點(diǎn)對(duì)TVS進(jìn)行精確的觸發(fā)控制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種真空觸發(fā)開關(guān)交流條件下相位跟蹤與觸發(fā)控制裝置，其能夠?qū)χ貜?fù)頻率脈沖功率系統(tǒng)中的真空觸發(fā)開關(guān)的觸發(fā)源進(jìn)行精確觸發(fā)控制。為解決上述問題，本技術(shù)所設(shè)計(jì)的一種真空觸發(fā)開關(guān)交流條件下相位跟蹤與觸發(fā)控制裝置，主要由電壓互感器、信號(hào)調(diào)理單元、信號(hào)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、觸發(fā)控制單元、狀態(tài)監(jiān)控單元和觸發(fā)單元組成；電壓互感器的一次側(cè)接在真空觸發(fā)開關(guān)的主電極交流輸入端上，電壓互感器的二次側(cè)與信號(hào)調(diào)理單元的輸入端相連；信號(hào)調(diào)理單元的輸出端經(jīng)由信號(hào)采集單元接至數(shù)據(jù)處理單元的輸入端；數(shù)據(jù)處理單元的輸出端連接觸發(fā)控制單元；觸發(fā)控制單元的輸出端連接在觸發(fā)單元的輸入端上；狀態(tài)監(jiān)控單元的輸入端連接觸發(fā)單元和真空觸發(fā)開關(guān)，狀態(tài)監(jiān)控單元的輸出端則連接數(shù)據(jù)處理單元；觸發(fā)單元的輸出端接在真空觸發(fā)開關(guān)的觸發(fā)極上。上述方案中，所述數(shù)據(jù)處理單元包括采樣數(shù)據(jù)模塊、數(shù)字濾波模塊、數(shù)字鎖相環(huán)模塊、插值算法模塊、零點(diǎn)預(yù)測模塊、預(yù)期觸發(fā)相位模塊和數(shù)字延時(shí)模塊；信號(hào)采集單元的輸出端經(jīng)采樣數(shù)據(jù)模塊與數(shù)字濾波模塊的輸入端相連；數(shù)字濾波模塊的輸出端分為兩路，一路經(jīng)由數(shù)字鎖相環(huán)模塊與預(yù)期觸發(fā)相位模塊的輸入端連接，另一路則依次經(jīng)過插值算法模塊和零點(diǎn)預(yù)測模塊與預(yù)期觸發(fā)相位模塊的輸入端連接；數(shù)字延時(shí)模塊連接在預(yù)期觸發(fā)相位模塊的輸入輸出端上；預(yù)期觸發(fā)相位模塊的輸出端連接觸發(fā)控制單元的輸入端。上述方案中，所述數(shù)字濾波模塊為有限長單位沖激響應(yīng)數(shù)字濾波模塊。上述方案中，所述電壓互感器的一次側(cè)經(jīng)由變壓器和電抗器與真空觸發(fā)開關(guān)的主電極交流輸入端相連；上述電壓互感器的一次側(cè)與變壓器的一次側(cè)連接，變壓器的二次側(cè)的其中一端經(jīng)過電抗器與真空觸發(fā)開關(guān)的陽極相連，變壓器的二次側(cè)的另一端則直接與真空觸發(fā)開關(guān)的陰級(jí)相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有如下特點(diǎn)I.交流主電路電壓預(yù)期觸發(fā)相位點(diǎn)的控制，硬件基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、 16位A/D轉(zhuǎn)換器和DSP2812，軟件實(shí)現(xiàn)采用64點(diǎn)有限長沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波和插值算法， 進(jìn)行相位檢測和跟蹤，具有檢測速度快和控制精度高的優(yōu)點(diǎn)；2. TVS觸發(fā)電源采用高壓擊穿、大電流續(xù)流的工作方式，設(shè)置觸發(fā)源自身儲(chǔ)能單元監(jiān)測和控制模塊，實(shí)現(xiàn)單次觸發(fā)供給TVS的觸發(fā)能量精確可控，采用本方法可以有效的避免由于保證可靠導(dǎo)通而施加過多不必要的觸發(fā)能量，造成TVS觸發(fā)極不必要的燒蝕和觸發(fā)材料的耗散；3.觸發(fā)控制系統(tǒng)監(jiān)測TVS每次觸發(fā)過程中施加的觸發(fā)能量、主電極導(dǎo)通狀態(tài)、工作環(huán)境為度和濕度，通過分析當(dāng)前準(zhǔn)備觸發(fā)的工作條件和操作歷史數(shù)據(jù)，合理制定本次可靠觸發(fā)應(yīng)該施加的觸發(fā)能量，采用該措施可以根據(jù)TVS的具體工況和操作歷史來選擇既能保證可靠導(dǎo)通，又不會(huì)對(duì)觸發(fā)極和材料造成不必要燒蝕的觸發(fā)能量控制策略；4. TVS觸發(fā)控制器預(yù)留光纖CAN總線通信接口，可以方便實(shí)現(xiàn)TVS遠(yuǎn)程觸發(fā)控制， 電氣隔離安全性好，另外可以根據(jù)需要傳輸存儲(chǔ)在觸發(fā)控制器存儲(chǔ)單元里的TVS觸發(fā)源狀態(tài)信息和操作歷史數(shù)據(jù)，以便分析和遠(yuǎn)程調(diào)整所需的觸發(fā)控制參數(shù)。附圖說明圖I為真空觸發(fā)開關(guān)交流條件下相位跟蹤與觸發(fā)控制裝置原理圖；圖2為圖I中數(shù)據(jù)處理單元的原理圖；圖3為真空觸發(fā)開關(guān)交流條件下相位跟蹤與觸發(fā)控制裝置的具體應(yīng)用實(shí)例圖。具體實(shí)施方式一種真空觸發(fā)開關(guān)交流條件下相位跟蹤與觸發(fā)控制裝置如圖I所示，其主要由電壓互感器、信號(hào)調(diào)理單元、信號(hào)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、觸發(fā)控制單元、狀態(tài)監(jiān)控單元和觸發(fā)單元組成；電壓互感器的一次側(cè)接在真空觸發(fā)開關(guān)的主電極交流輸入端上，電壓互感器的二次側(cè)與信號(hào)調(diào)理單元的輸入端相連；信號(hào)調(diào)理單元的輸出端經(jīng)由信號(hào)采集單元接至數(shù)據(jù)處理單元的輸入端；數(shù)據(jù)處理單元的輸出端連接觸發(fā)控制單元；觸發(fā)控制單元的輸出端連接在觸發(fā)單元的輸入端上；狀態(tài)監(jiān)控單元的輸入端連接觸發(fā)單元和真空觸發(fā)開關(guān)，狀態(tài)監(jiān)控單元的輸出端則連接數(shù)據(jù)處理單元；觸發(fā)單元的輸出端接在真空觸發(fā)開關(guān)的觸發(fā)極上。電壓互感器的作用為測量真空觸發(fā)開關(guān)(TVS)工作主電路工作電壓。電壓互感器輸出經(jīng)過二次傳感后送入信號(hào)調(diào)理單元進(jìn)行比例放大、濾波等環(huán)節(jié)。經(jīng)過調(diào)理后的信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器變換后由核心處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、相位跟蹤及觸發(fā)控制算法。觸發(fā)控制單元的功能是給觸發(fā)裝置發(fā)觸發(fā)和控制指令，控制TVS操作。狀態(tài)監(jiān)控單元的作用1、檢測TVS及主電路狀態(tài)，記錄TVS操作歷史和觸發(fā)導(dǎo)通情況；2、監(jiān)測觸發(fā)裝置的狀態(tài)，包括觸發(fā)裝置儲(chǔ)能情況、環(huán)境溫度、儲(chǔ)能電容充電狀況，給觸發(fā)控制單元的控制觸發(fā)提供依據(jù)。觸發(fā)裝置 為TVS觸發(fā)源主電路，由高壓小電流擊穿電路和低壓大電流續(xù)流電路2部分構(gòu)成。高壓小電流電路主要作用是在高電壓作用下使觸發(fā)極及其所在的主電極產(chǎn)生擊穿放電，低壓大電流電路的作用是提供足夠的能量使擊穿放電能夠持續(xù)，并且保證輸入的能量。TVS觸發(fā)電源采用高壓擊穿、小電流續(xù)流的工作方式，設(shè)置觸發(fā)源自身儲(chǔ)能單元監(jiān)測和控制模塊，實(shí)現(xiàn)單次觸發(fā)供給TVS的觸發(fā)能量精確可控，采用本方法可以有效的避免由于保證可靠導(dǎo)通而施加過多不必要的觸發(fā)能量，造成TVS觸發(fā)極不必要的燒蝕和觸發(fā)材料的耗散。在本技術(shù)中，所述數(shù)據(jù)處理單元如圖2所示，包括采樣數(shù)據(jù)模塊、數(shù)字濾波模塊、數(shù)字鎖相環(huán)模塊、插值算法模塊、零點(diǎn)預(yù)測模塊、預(yù)期觸發(fā)相位模塊和數(shù)字延時(shí)模塊；信號(hào)采集單元的輸出端經(jīng)采樣數(shù)據(jù)模塊與數(shù)字濾波本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
真空觸發(fā)開關(guān)交流條件下相位跟蹤與觸發(fā)控制裝置，其特征在于：主要由電壓互感器、信號(hào)調(diào)理單元、信號(hào)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、觸發(fā)控制單元、狀態(tài)監(jiān)控單元和觸發(fā)單元組成；電壓互感器的一次側(cè)接在真空觸發(fā)開關(guān)的主電極交流輸入端上，電壓互感器的二次側(cè)與信號(hào)調(diào)理單元的輸入端相連；信號(hào)調(diào)理單元的輸出端經(jīng)由信號(hào)采集單元接至數(shù)據(jù)處理單元的輸入端；數(shù)據(jù)處理單元的輸出端連接觸發(fā)控制單元；觸發(fā)控制單元的輸出端連接在觸發(fā)單元的輸入端上；狀態(tài)監(jiān)控單元的輸入端連接觸發(fā)單元和真空觸發(fā)開關(guān)，狀態(tài)監(jiān)控單元的輸出端則連接數(shù)據(jù)處理單元；觸發(fā)單元的輸出端接在真空觸發(fā)開關(guān)的觸發(fā)極上。

【技術(shù)特征摘要】
1.真空觸發(fā)開關(guān)交流條件下相位跟蹤與觸發(fā)控制裝置，其特征在于主要由電壓互感器、信號(hào)調(diào)理單元、信號(hào)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、觸發(fā)控制單元、狀態(tài)監(jiān)控單元和觸發(fā)單元組成；電壓互感器的一次側(cè)接在真空觸發(fā)開關(guān)的主電極交流輸入端上，電壓互感器的二次側(cè)與信號(hào)調(diào)理單元的輸入端相連；信號(hào)調(diào)理單元的輸出端經(jīng)由信號(hào)采集單元接至數(shù)據(jù)處理單元的輸入端；數(shù)據(jù)處理單元的輸出端連接觸發(fā)控制單元；觸發(fā)控制單元的輸出端連接在觸發(fā)單元的輸入端上；狀態(tài)監(jiān)控單元的輸入端連接觸發(fā)單元和真空觸發(fā)開關(guān)，狀態(tài)監(jiān)控單元的輸出端則連接數(shù)據(jù)處理單元；觸發(fā)單元的輸出端接在真空觸發(fā)開關(guān)的觸發(fā)極上。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的真空觸發(fā)開關(guān)交流條件下相位跟蹤與觸發(fā)控制裝置，其特征在于數(shù)據(jù)處理單元包括采樣數(shù)據(jù)模塊、數(shù)字濾波模塊、數(shù)字鎖相環(huán)模塊、插值算法模塊、 零點(diǎn)預(yù)測模塊、預(yù)期觸發(fā)相位模塊和數(shù)字延時(shí)模塊；信號(hào)采集單...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張鑫，范興明，楊家志，劉華東，李震，
申請(專利權(quán))人：桂林電子科技大學(xué)，
類型：實(shí)用新型
國別省市：