用于高压回路的电磁式固体开关及检测装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于高压回路的电磁式固体开关及检测装置。其中，该固体开关包括：信号调制电路，用于将接收到初始控制信号进行信号调制得到调制控制信号；耦合电路，用于对调制控制信号耦合生成耦合信号；信号调理电路，用于对耦合信号进行信号调整得到驱动控制信号；IGBT串联电路包括多个串联连接的IGBT管，驱动控制信号控制IGBT管的导通或关断；信号调理电路包括能量存储电路，用于在初始控制信号存在的情况下，存储耦合信号的电能，并在初始控制信号不存在的情况下释放电能，为IGBT串联电路供能。采用本发明，解决了现有技术中固体开关受电磁干扰，导致对高压输电系统检修的结果不准确的问题，实现了消除固体开关的电磁干扰的效果。
【专利说明】用于高压回路的电磁式固体开关及检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子领域，具体而言，涉及一种用于高压回路的电磁式固体开关及检测装置。
【背景技术】
[0002]输电系统的安全运行关系到国计民生，因此需要定期对输电系统等电力设备进行检查和维护。在检查中，经常需要对输电设备进行断开和导通操作，由于输电系统一般为高压回路，因此对其进行导通与断开操作对人身和设备的安全造成巨大的威胁。现有技术在断开或导通高压设备时大多采用气隙或机械开关，但往往伴随着严重的局部放电现象，极大威胁这人身设备的安全和影响检测的精度。随着半导体技术的发展，使用固体开关替代传统气隙开关和机械开关已成为可能和趋势。
[0003]常见的供能方式主要有电池供电、激光供电和电磁供电。电池供电充电麻烦，很难实现长时期使用，因此无法得到有效推广；激光供能是利用激光器产生光源，然后经过光纤连接到驱动侧的光电转换器和储能单元，该种供能方式成本极其昂贵，推广的价值不高；电磁供电方式是基于电磁感应的原理，是最常用的一种供电方式，但目前暂无法有效解决电磁干扰和绝缘的问题，而固体开关的电磁干扰在对高压输电系统进行检测时易被误认为是高压输电系统的局部放电，从而会造成检测结果的偏差。
[0004]现有技术中固体开关的触发方式可以采用光耦触发，但是光耦隔离耐压难以胜任，同时光耦是有源器件，多路电源的隔离输出是个难点。还可以使用电磁触发，基本思路是将低电位触发脉冲信号经脉冲变压器隔离后送到高电位电力电子器件门极，电磁触发方法在同步感应、驱动波形一致性方面欠佳，同时，电磁方案会对固体开关高压侧产生电磁干扰。但是上述两种触发方式均可能会造成固体开关的电磁干扰，从而影响对高压输电系统检测结果的偏差。
[0005]由上可知，现有技术中的固体开关的供能和触发方式使得在控制高压输电系统进行检修时导通与断开固体开关时发生电磁干扰，从而使得固体开关不稳定、使用不安全，并且导致检测结果不准确。
[0006]针对现有技术中固体开关受电磁干扰，导致对高压输电系统检修的结果不准确的问题，目如尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0007]针对相关技术中固体开关受电磁干扰，导致对高压输电系统检修的结果不准确的问题，目前尚未提出有效的解决方案，为此，本发明的主要目的在于提供一种用于高压回路的电磁式固体开关及检测装置，以解决上述问题。
[0008]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于高压回路的电磁式固体开关，该固体开关包括:信号调制电路，与信号生成器连接，用于将接收到的初始控制信号进行信号调制得到调制控制信号；耦合电路，与信号调制电路，用于将调制控制信号耦合生成耦合信号；信号调理电路，与耦合电路连接，用于对耦合信号进行信号调整得到驱动控制信号；IGBT串联电路，与信号调理电路连接，IGBT串联电路包括多个串联连接的IGBT管，驱动控制信号控制IGBT管的导通或关断；其中，信号调理电路包括多个控制子电路，每个控制子电路包括:能量存储电路，连接于耦合电路与IGBT串联电路之间，用于在初始控制信号存在的情况下，存储耦合信号的电能，并在初始控制信号不存在的情况下释放电能为IGBT串联电路供能。
[0009]进一步地，信号调制电路包括:第一信号调理电路，与信号生成器连接，用于将初始控制信号调理成目标幅值的目标控制信号；PWM信号生成电路，用于生成PWM信号；触发器电路，分别与第一信号调理电路和PWM信号生成电路连接，用于对目标控制信号进行时序调整得到与PWM信号同步的同步控制信号；逻辑与门电路，分别与触发器电路和PWM信号生成电路连接，用于对PWM信号和同步控制信号进行逻辑运算得到第一驱动信号；功率驱动电路，与逻辑与门电路连接，功率驱动电路包括MOS管，第一驱动信号通过控制MOS管的开闭输出调制控制信号。
[0010]进一步地，PWM信号生成电路包括:PWM生成电路，用于生成原始PWM信号；逻辑控制芯片，与PWM生成电路连接，用于增强原始PWM信号的能量生成PWM信号。
[0011]进一步地，控制子电路还包括:整流电路，连接于耦合电路与能量存储电路之间，用于对耦合信号进行整流得到直流信号；滤波电路，连接于整流电路与能量存储电路之间，用于对直流信号进行滤波得到驱动控制信号。
[0012]进一步地，控制子电路还包括:栅极保护电路，连接于能量存储电路与IGBT串联电路之间，用于保护IGBT管的栅极。
[0013]进一步地，IGBT串联电路还包括:均压电路，与IGBT管并联连接，用于均衡分配多个IGBT管的电压。
[0014]进一步地，耦合电路包括:磁芯；原边线圈，缠绕在磁芯上，且原边线圈与信号调制电路连接，调制控制信号输入原边线圈，在原边线圈上产生高频电流，并通过电磁感应形成原边主磁通回路；多个副边线圈，缠绕在磁芯上，每个副边线圈分别与一个控制子电路连接，用于通过电磁感应将原边主磁通回路上的高频电流耦合成耦合信号。
[0015]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于高压回路的检测装置，该检测装置包括用于高压回路的电磁式固体开关。
[0016]采用本发明，通过耦合电路将信号调制电路生成的调制控制信号耦合成耦合信号，然后通过信号调理电路对耦合信号进行信号调整得到驱动控制信号，并控制IGBT串联电路中的IGBT管的导通或关断，在上述固体开关导通或关断的过程中，通过信号调理电路中的能量存储电路可以在初始控制信号存在的情况下，存储耦合信号的电能，并在初始控制信号不存在的情况下释放电能至IGBT串联电路。该固体开关通过耦合电路进行电磁隔离，实现了各级驱动电路间的相互绝缘和对控制端(即上述实施例中的信号生成器)的保护，并且在没有初始控制信号的情况下，利用能量存储电路存储的能量充当电源维持IGBT管的导通，从而解决了现有技术中固体开关受电磁干扰，导致对高压输电系统检修的结果不准确的问题，实现了高压回路的固体开关驱动电路中的绝缘并且消除固体开关的电磁干扰，不仅简化了固体开关的驱动结构，还可以为高压固体开关的安全运行提供保障。【专利附图】
【附图说明】
[0017]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0018]图1是根据本发明实施例的用于高压回路的电磁式固体开关的结构示意图；
[0019]图2是根据本发明实施例的一种可选的用于高压回路的电磁式固体开关的示意图；
[0020]图3是根据本发明实施例的均压电路的电路图；以及
[0021]图4是根据本发明实施例的能量存储电路的电路拓扑图。
【具体实施方式】
[0022]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0023]图1是根据本发明实施例的用于高压回路的电磁式固体开关的结构示意图。如图1所示，该固体开关可以包括:信号调制电路10、耦合电路30、信号调理电路50以及IGBT串联电路70，其中，信号调理电路可以包括能量存储电路53。
[0024]其中，信号调制电路10，与信号生成器90连接，用于将接收到的初始控制信号进行信号调制得到调制控制信号。
[0025]稱合电路30,与信号调制电路10,用于将调制控制信号稱合生成稱合信号。
[0026]信号调理电路50，与耦合电路30连接，用于对耦合信号进行信号调整得到驱动控制信号。
[0027]IGBT串联电路70，与信号调理电路50连接，IGBT串联电路包括多个串联连接的IGBT管，驱动控制信号控制IGBT管的导通或关断。
[0028]其中，信号调理电路50可以包括多个控制子电路，每个控制子电路可以包括:能量存储电路53，连接于耦合电路30与IGBT串联电路70之间，用于在初始控制信号存在的情况下，存储耦合信号的电能，并在初始控制信号不存在的情况下释放电能为IGBT串联电路供能。
[0029]采用本发明，通过耦合电路将信号调制电路生成的调制控制信号耦合成耦合信号，然后通过信号调理电路对耦合信号进行信号调整得到驱动控制信号，并控制IGBT串联电路中的IGBT管的导通或关断，在上述固体开关导通或关断的过程中，通过信号调理电路中的能量存储电路可以在初始控制信号存在的情况下，存储耦合信号的电能，并在初始控制信号不存在的情况下释放电能，为IGBT串联电路供能。该固体开关通过耦合电路进行电磁隔离，实现了各级驱动电路间的相互绝缘和对控制端(即上述实施例中的信号生成器)的保护，并且在没有调制控制信号的情况下，利用能量存储电路存储的能量充当电源维持IGBT管的导通，从而解决了现有技术中固体开关受电磁干扰，导致对高压输电系统检修的结果不准确的问题，实现了高压回路的固体开关驱动电路中的绝缘并且消除固体开关的电磁干扰，不仅简化了固体开关的驱动结构，还可以为高压固体开关的安全运行提供保障。
[0030]在IGBT驱动电路的作用下，驱动信号可以控制IGBT管的关断或导通。在断开状态下，IGBT管的电阻很大；在导通状态下，IGBT管的电阻很小。通过IGBT管的导通或关断可以控制高压输电系统(即高压回路)的关断或导通，其中，当IGBT管处于关断状态时，高压回路断开；当IGBT管处于导通状态时，高压回路导通。
[0031]图2中示出了一个控制子电路以作示例性说明，其中，能量存储电路53在初始控制信号存在的情况下，存储耦合信号的电能，并在初始控制信号不存在的情况下释放电能，从而可以在没有供能的情况下释放存储的能量给固体开关供能以维持IGBT管的持续导通，可以实现多级IGBT的同步触发和多级串联IGBT的电能供给。
[0032]具体地,信号生成器在发出初始控制信号一段时间后(例如，25us)停止输出初始控制信号，则信号调制电路在这段时间内输出的调制控制信号通过耦合电路传递到信号调理电路的耦合信号的电能，可以通过能量存储电路储存起来，在初始控制信号停止输出后，调制控制信号不存在的情况下，能量存储电路将该部分电能释放出来，充当电源，驱动并维持IGBT管的导通，一般情况下，能量存储电路释放的能量可以维持IGBT管导通数百ms。
[0033]例如，初始控制信号发出25us后停止输出，如果没有能量存储电路53，IGBT管仅仅维持25us的导通，在电路中有能量存储电路的情况下，可以使得IGBT管维持更长时间的导通，例如数百ms。
[0034]如图2所示，信号调制电路10可以包括:第一信号调理电路11，与信号生成器连接，用于将初始控制信号调理成目标幅值的目标控制信号；PWM信号生成电路13，用于生成PWM信号；触发器电路15，分别与第一信号调理电路和PWM信号生成电路13连接，用于对目标控制信号进行时序调整得到与PWM信号同步的同步控制信号；逻辑与门电路17，分别与触发器电路和PWM信号生成电路连接，用于对PWM信号和同步控制信号进行逻辑运算得到第一驱动信号；功率驱动电路19，与逻辑与门电路连接，功率驱动电路包括MOS管，第一驱动信号通过控制MOS管的开闭输出调制控制信号。
[0035]其中，调制控制信号为导通宽度、频率和占空比可调的信号，从而可以在较宽的范围内，调制控制信号的开通的脉宽可根据需要进行自由控制输出。
[0036]具体地，第一信号调理电路可以将信号生成器生成的+5V的初始控制信号调理成目标幅值(+15V)的目标控制信号；触发器电路对目标控制信号调整成与PWM具有相同上升沿或下降沿(即时序同步)的同步控制信号，然后通过逻辑与门电路将PWM信号和同步控制信号进行逻辑与运算得到第一驱动信号，其中，该第一驱动信号是与PWM信号的波形特征一致、且与目标控制信号的脉宽相同的信号；该第一驱动信号控制功率MOSFET管的漏源极的通断输出调制控制信号。
[0037]其中，触发器电路中可以有触发器芯片，该触发器芯片可以对起到对目标控制信号的边沿触发的作用(其中，边沿包括目标控制信号的上升沿或下降沿)。由于第一信号调理电路输出的目标控制信号与PWM信号生成电路输出的PWM信号存在时间差,也即这两个信号的波形的上升沿或下降沿并不是同步的，触发器芯片在同时接收目标控制信号和PWM信号之后，以目标控制信号作为触发器芯片的输入信号，PWM信号作为触发器芯片的时钟信号，对目标控制信号进行信号触发输出同步控制信号，从而使得同步控制信号的波形上升沿或下降沿与PWM信号一致。
[0038]在本发明的上述实施例中，PWM信号生成电路可以包括:PWM生成电路，用于生成原始PWM信号；逻辑控制芯片，与PWM生成电路连接，用于增强原始PWM信号的能量生成PWM信号。
[0039]其中，PWM生成电路可生成20kHz?250kHz频率可调的原始PWM信号；逻辑控制芯片可以增强原始PWM信号的能量，以实现电压跟随，提高该PWM信号的带负载能力，具体地，逻辑控制芯片输入输出波形是一致的，即所谓的输出电压跟随输入电压，差别在于输入阻抗高，输出阻抗低，这样可以提高输出能力，即提高带负载能力。
[0040]图2中示出的信号调理电路的控制子电路还可以包括:整流电路51，连接于耦合电路30与能量存储电路53之间，用于对耦合信号进行整流得到直流信号；滤波电路(图2中未示出)，连接于整流电路51与能量存储电路53之间，用于对直流信号进行滤波得到驱动控制信号。其中，驱动控制信号为脉宽一定的信号。
[0041]在本发明的上述实施例中，信号调理电路的控制子电路还可以包括:栅极保护电路55，连接于能量存储电路53与IGBT串联电路70之间，用于保护IGBT管的栅极。
[0042]其中，图2中示出的能量存储电路53可以连接于整流电路51与栅极保护电路55之间，整流电路可以通过整流桥(如图4所示)实现，整流桥可以由超快恢复的二极管UF4007 组成。
[0043]具体地，在该实施例中使用栅极保护电路55可以保护IGBT管的栅极不被击穿。
[0044]具体地，在本发明的上述实施例中，信号调理电路可以包括多个控制子电路，其中，每个控制子电路分别可以包括:整流电路51、滤波电路、能量存储电路53以及栅极保护电路55，每个IGBT管均可以连接一个控制子电路。
[0045]上述实施例中的信号调理电路的多个控制子电路可以实现多路输出，每个控制子电路分别驱动一个IBGT管；采用上述实施例还可以实现同步电磁触发和在没有初始控制信号的情况下给固体开关供能以维持IGBT管的持续导通，固体开关的触发时间在微秒级，且导通时间可以通过初始控制信号的输出时间段任意控制。
[0046]如图4所示的能量存储电路53可以包括一个充电电容Cs和两个放电电阻Rg和Rge。能量存储电路可分为两个部分:储能部分(充电电容Cs)和放电部分(第一放电电阻Rg和第二放电电阻Rge )，其中，充电电容Cs的第一端和第二端与整流电路连接，第一放电电阻的第一端与充电电容Cs的第一端连接，第二放电电阻的第一端与第一放电电阻的第二端连接，第二放电电阻的第二端与充电电容的第二段连接。
[0047]具体地，有初始控制信号时，即在脉冲变压器的副边线圈有输出耦合信号的情况下，经过整流和滤波后得到的驱动控制信号的能量存储到能量存储电路里，当没有初始控制信号时，即在脉冲变压器的副边线圈没有输出耦合信号的情况下，能量存储电路通过释放之前存储的能量，维持后续回路的电能供给，充电电源。该放电的能量是逐步衰减的，维持供电的时长根据能量存储电路中的电子器件所选用的参数来确定。
[0048]更具体地，如图4所示，当有初始控制信号时，脉冲变压器的副边线圈输出耦合信号，经过整流和滤波后的驱动控制信号，将驱动控制信号的能量存储到充电电容Cs里，当没有初始控制信号时，存储在充电电容Cs的能量通过放电电阻Rg和Rge释放，Rge两端输出的电能的电压再经过电压转换电路的转换得到供能电压。
[0049]在上述实施例中，通过控制能量存储电路的电阻和电容的参数实现电压降低和能量释放的参数调整和设计，进而实现控制维持导通的时间长短。
[0050]在本发明的上述实施例中，IGBT串联电路70可以包括:均压电路73，与IGBT管71并联连接，用于均衡分配多个IGBT管的电压。
[0051]具体地，通过静态均压电路和并联均压电路可以保证多级串联的电力电子器件在导通过程中实现电压均衡分配。
[0052]如图3所示的均压电路，每个均压电路73分别与一个IGBT管71并联连接。
[0053]具体地，如图3所示均压电路可以包括:第一电阻R1，第一端与IGBT管的发射极连接，第二端与IGBT管的集电极连接；第一电容Cl，第一端与第一电阻的第一端连接，第二端与第二电阻连接；第二电阻R2，第一端与第一电容的第二端连接，第二端与第一电阻的第二端连接；第一二极管D，与第二电阻并联连接。
[0054]现有技术中IGBT管的参数不一致和门极驱动信号不同步是造成IGBT串联不均压的两个重要原因。在本发明的上述方案中，高压侧的均压电路采用结构简单的RCD缓冲吸收电路实现IGBT的串联均压，具体地，IGBT管有两种工作状态:一种是在IGBT管导通或关断瞬间，为动态的工作状态；相对而言，未动作时称之为静态的工作状态。当IGBT管处于静态时，由静态均压电阻(即第一电阻Rl)实现静态均压；当IGBT管处于导通或关断时，回路中电压瞬间变化，会产生很大的dudt，通过RCD缓冲电路中的第一电容C1能减缓dudt的变化，以实现动态均压的目的。其中，第二电阻R2起限流作用，二极管D可以提供低阻抗充电回路。
[0055]在本发明实施例中，固体开关还可以包括多个均压电路，每个IGBT管可以分别与一个均压电路并联，均压电路可以实现多级IGBT电路串联之后各个单级IGBT电路承受电压值相等的压降，从而提高了固体开关的耐压性能。均压电路本身不发生局部放电，也没有电晕，从而可以使得该固体开关不发生局部放电。
[0056]在本发明的上述实施例中，耦合电路30可以包括:磁芯31，原边线圈33，缠绕在磁芯上，且原边线圈与信号调制电路连接，调制控制信号输入原边线圈，在原边线圈上产生高频电流，并通过电磁感应形成原边主磁通回路37 ;多个副边线圈35 (图2中只示出一个以作示例性说明)，缠绕在磁芯上，每个副边线圈分别与一个控制子电路连接，用于通过电磁感应将原边主磁通回路上的高频电流耦合成耦合信号。
[0057]具体地，通过原边线圈输入的调制控制信号，原边线圈与磁芯感应产生原边主磁通，在原边线圈上产生高频电流，并形成图2所示的原边主磁通回路，然后经高磁导率的磁芯将高频电流耦合到各个副边线圈(即各个次级)，并通过副边线圈输出耦合信号。通过耦合电路的磁芯及原边、副边的线圈，可以起到电压隔离和阻抗匹配的作用，并且利用电磁耦合原理，解决了多级串联间的绝缘问题，并且有效地保护器件，提高了整体的可靠性和安全性，减小了电路噪音。
[0058]上述实施例中的耦合电路可以采用脉冲变压器实现，其中的磁芯具有漏感小、磁耦合性能好和绕制方便的优点。
[0059]优选地，原边线圈和副边线圈均能承受绝缘的要求，并且原边线圈的绝缘设计指标可以高于各个副边线圈的绝缘设计指标。
[0060]在本发明的上述实施例中，信号调制电路和耦合电路的原边线圈设置在控制板上，耦合电路的副边线圈、耦合电路的磁芯、信号调理电路和IGBT串联电路设置在高压板上。具体地，控制板与高压板通过原边线圈连接。
[0061]具体地，上述实施例中信号调制电路和耦合电路的原边线圈共同构成一个整体，焊接在控制板(即矩形电路板)上。耦合电路的磁芯、副边线圈和信号调理电路的整流电路(该整流电路可以为全桥整流电路)、滤波电路、能量存储电路、栅极保护电路和IGBT串联电路共同构成一个整体，焊接在高压板上。其中，优选地，高压板可以是多块圆形高压板，多块闻压板串联连接，其中，每块闻压电路板上可以设置一个磁芯、8路电磁触发电路、8级串联连接的IGBT管，即在该实施例中，耦合电路的副边线圈可以为八个，也即八个次级，每个次级分别通过一个控制子电路与IGBT管串联连接。
[0062]上述的控制板和高压板通过脉冲变压器的原边线圈接线相连，原边线圈为高压绝缘线，如IOkV高压绝缘线，同时该高压绝缘线缠绕在磁芯的原边，脉冲变压器的副边线圈的接线缠绕在磁芯上，两端直接焊接的高压板上，上述的缠绕线均可以为漆包线。
[0063]优选地，磁芯为猛芯铁氧体磁芯相对磁导率为12000，工作频率在百kHz级别，具有漏感小，磁耦合性能好，绕制方便的优点。其中，优先选用的原副边线圈的匝数比为1:4。
[0064]在本发明的上述实施例中，通过耦合电路和均压电路可以保证IGBT串联电路中各级IGBT管的同步触发，从而可以使得IGBT管同时导通，以更好的保护固体开关，使得固体开关可以更加稳定地检测高压输电系统。
[0065]本发明还提供了一种用于高压回路的检测装置，该检测装置包括上述实施例中的任意一种用于高压回路的电磁式固体开关。
[0066]采用本发明，通过耦合电路将信号调制电路生成的调制控制信号耦合成耦合信号，然后通过信号调理电路对耦合信号进行信号调整得到驱动控制信号，并控制IGBT串联电路中的IGBT管的导通或关断，在上述固体开关导通或关断的过程中，通过信号调理电路中的能量存储电路可以在初始控制信号存在的情况下，存储耦合信号的电能，并在初始控制信号不存在的情况下释放电能，为IGBT串联电路供能。该固体开关通过耦合电路进行电磁隔离，实现了各级驱动电路间的相互绝缘和对控制端(即上述实施例中的信号生成器)的保护，并且在没有初始控制信号的情况下，利用能量存储电路存储的能量充当电源维持IGBT管的导通，从而解决了现有技术中固体开关受电磁干扰，导致对高压输电系统检修的结果不准确的问题，实现了高压回路的固体开关驱动电路中的绝缘并且消除固体开关的电磁干扰，不仅简化了固体开关的驱动结构，还可以为高压固体开关的安全运行提供保障。
[0067]从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果:
[0068]采用本发明的方案，选用电子器件的价格低廉，并且可以实现多路同步输出、高压隔离性能良好和驱动脉宽可调。通过多个控制子电路可以克服现有电磁触发方式输出路数少的缺点，可实现多路输出，并且增减输出路数简单、方便，通过多个控制子电路输出多个驱动控制信号，从而可以实现多级串联电力电子器件的同步触发；通过控制板和高压板的连接，可以使得驱动电路的体积小、稳定性能好；另外，通过上述实施例可以有效避免使用高压悬浮电源，实现多级串联IGBT的电能供给；采用脉冲变压器，实现电-磁-电的转换，有效地保护器件，提高了整体的可靠性和安全性；通过逻辑与门电路输出的调制控制信号可以在较宽的范围内，开通的脉宽可根据需要进行自由控制输出。采用本发明的固体开关在振荡波系统中可以稳定运行且不影响局部放电的测量，并且具有较好的电磁兼容和抗干扰性能。
[0069]显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的电路可以用通用的电器元件来实现，它们可以集中在单个的电路板上，或者分布在多个电路板上，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个器件模块制作成单个集成电路来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。[0070] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于高压回路的电磁式固体开关，其特征在于，包括: 信号调制电路，与信号生成器连接，用于将接收到的初始控制信号进行信号调制得到调制控制信号； 耦合电路，与所述信号调制电路，用于将所述调制控制信号耦合生成耦合信号； 信号调理电路，与所述耦合电路连接，用于对所述耦合信号进行信号调整得到驱动控制信号； IGBT串联电路，与所述信号调理电路连接，所述IGBT串联电路包括多个串联连接的IGBT管，所述驱动控制信号控制所述IGBT管的导通或关断； 其中，所述信号调理电路包括多个控制子电路，每个所述控制子电路包括:能量存储电路，连接于所述耦合电路与所述IGBT串联电路之间，用于在所述初始控制信号存在的情况下，存储所述耦合信号的电能，并在所述初始控制信号不存在的情况下释放所述电能为所述IGBT串联电路供能。
2.根据权利要求1所述的电磁式固体开关，其特征在于，所述信号调制电路包括: 第一信号调理电路，与所述信号生成器连接，用于将所述初始控制信号调理成具有目标幅值的目标控制信号； PWM信号生成电 路，用于生成PWM信号； 触发器电路，分别与所述第一信号调理电路和所述PWM信号生成电路连接，用于对所述目标控制信号进行时序调整得到与所述PWM信号同步的同步控制信号； 逻辑与门电路，分别与所述触发器电路和所述PWM信号生成电路连接，用于对所述PWM信号和所述同步控制信号进行逻辑运算得到第一驱动信号； 功率驱动电路，与所述逻辑与门电路连接，所述功率驱动电路包括MOS管，所述第一驱动信号通过控制所述MOS管的开闭输出所述调制控制信号。
3.根据权利要2所述的电磁式固体开关，其特征在于，所述PWM信号生成电路包括: PWM生成电路，用于生成原始PWM信号； 逻辑控制芯片，与所述PWM生成电路连接，用于增强所述原始PWM信号的能量生成所述PWM信号。
4.根据权利要求1所述的电磁式固体开关，其特征在于，所述控制子电路还包括: 整流电路，连接于所述耦合电路与所述能量存储电路之间，用于对所述耦合信号进行整流得到直流信号； 滤波电路，连接于所述整流电路与所述能量存储电路之间，用于对所述直流信号进行滤波得到所述驱动控制信号。
5.根据权利要求4所述的电磁式固体开关，其特征在于，所述控制子电路还包括: 栅极保护电路，连接于所述能量存储电路与所述IGBT串联电路之间，用于保护所述IGBT管的栅极。
6.根据权利要求1所述的电磁式固体开关，其特征在于，所述IGBT串联电路还包括: 均压电路，与所述IGBT管并联连接，用于均衡分配多个所述IGBT管的电压。
7.根据权利要求1所述的电磁式固体开关，其特征在于，所述耦合电路包括: 磁芯； 原边线圈，缠绕在所述磁芯上，且所述原边线圈与所述信号调制电路连接，所述调制控制信号输入所述原边线圈，在所述原边线圈上产生高频电流，并通过电磁感应形成原边主磁通回路； 多个副边线圈，缠绕在所述磁芯上，每个所述副边线圈分别与一个所述控制子电路连接，用于通过电磁感应将所述原边主磁通回路上的所述高频电流耦合成所述耦合信号。
8.一种用于高压回路的检测装置，其特征在于，包括权利要求1至7中任意一项所述的用于高压回路的电磁式固体开关。
【文档编号】H03K17/56GK103647536SQ201310654798
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】马国明, 李成榕, 江军, 罗定平, 李庆民 申请人:华北电力大学