一种高压脉冲电流光输出检测电路的制作方法

本实用新型涉及一种高压脉冲电流光输出检测电路，适用于核聚变实验电源领域。

背景技术：

能源问题是人类社会面临的一项重大课题，当前已知解决此问题的最好途径是核聚变发电，我国是一个持续高速发展的发展中大国，能源问题日益突出，因而长期以来对有可能彻底解决能源问题的核聚变能研究作了力所能及的安排。我国加入国际热核聚变实验堆(ITER)计划，热核聚变采用托卡马克装置利用磁约束产生受控核聚变，托卡马克装置的核心就是磁场，目前国内许多高校和科研院所也展开了热核聚变的研究，因此对产生磁场的电源和很大的需求。

在图1中，实验开始时对电容C1和电容C2充电，充电电压5kV。因为电容C2的容量比较大为12mF，如果负载有短路情况会造成严重的后果，故先用电容C1对负载放电，确认无短路2ms后再用电容C2对负载放电。当电容C1和电容C2放电完成后，负载电感L0上的能量会通过二极管D1回路对电容C1反向充电，此时触发触发二极管T3使负载电感L0的电流流经触发晶闸管T3实现续流。

电容的充电电压为5kV，正向放电电流峰值8kA，放电电流上升沿4ms，下降沿30ms，反向二极管D1充电峰值电流500A。需要对触发二极管T1放电回路和二极管D1充电回路的电流进行检测，检测电流是下一步控制的必要条件，电流检测电路要求准确且电压高、速度快。

如何检测上述均压故障，行业内的一般做法如下：

在触发晶闸管T1支路上安装10kA传感器，在二极管D1支路上安装1kA传感器，分别检测电流下传至控制系统，由控制系统对信号进行处理以确定下一步的运行方式。电流传感器需要供电电源，传感器的信号需要采用导线传送，需要与高压部分作好绝缘处理，传感器自身也要与做好与主回路的绝缘处理。

核聚变实验电源根据托卡马克装置的不同有不同的需求，本实用新型应用于托卡马克装置的高压电源中，对于负载放电时进行正反向电流检测发出光信号，作为为系统进行控制的条件。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种高压脉冲电流光输出检测电路，整体结构简单可靠，利用脉冲电流传感器感应的主回路的能量来驱动光纤发送器，采用一个脉冲电流传感器检测触发晶闸管T1支路的正向放电电流和二极管D1支路的反向充电电流。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种高压脉冲电流光输出检测电路，包括接口P1、二极管D2～D7、电阻R3～R11、电位器W1～W3、电容C4～C6、稳压二极管D4～D6、光纤发送器Q1～Q3，脉冲电流传感器与接口P1连接，接口P1的1脚与电阻R7一端、二极管D2正极、二极管D7正极相连，电阻R7另一端与电位器W3一端、电容C6一端、稳压二极管D6正极、光纤发送器Q3相连接；电位器W3的另一端、调节端与电阻R8一端相连，二极管D3负极与电阻R8另一端、电容C6另一端、稳压二极管D6负极、电阻R9一端相连，电阻R9另一端与光纤发送器Q3连接；二极管D2负极与电阻R5一端、电容C5一端、稳压二极管D5负极、电阻R6一端相连接；电阻R6另一端与光纤发送器Q2相连，电阻5另一端与电位器W2一端、电位器W2调节端相连；二极管D7负极与电阻R11一端、电容C4一端、稳压二极管D4负极、电阻R3一端相连，电阻R3另一端与光纤发送器Q3相连；电阻R1另一端与电位器W1一端、电位器W1调节端相连；接口P1的2脚与二极管D3正极、电阻R4一端、电阻R10一端相连，电阻R4另一端与电位器W2另一端、电容C5另一端、稳压二极管D5正极、光纤发送器Q2相连；电阻R10另一端与电位器W1另一端、电容C4另一端、稳压二极管D4正极、光纤发送器Q1相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本电路整体结构简单可靠，采样脉冲电流传感器，体积小，无需外部供电。利用脉冲电流传感器灵敏度高、双向检测的特点，采用一个脉冲电流传感器检测触发晶闸管T1支路的正向放电电流和二极管D1支路的反向充电电流。利用脉冲电流传感器感应的主回路的能量来驱动光纤发送器，无需外部电源供电，也就不存在导线和电源的绝缘处理的问题。

具体优点是：

1、采用自取能方式和光纤传输信号，不存在电源隔离问题和高压绝缘问题。

2、减少了器件，电路简单可靠，只需要一个脉冲电流传感器实现正反向检测。

3、减少了器件等级和器件数量，节约了生产成本。

4、降低了设备的复杂性，提高了设备的抗干扰性，使设备运行更加可靠。

附图说明

图1是纵场电源工作原理图。

图2是高压脉冲电流光输出检测电路功能框图。

图3是高压脉冲电流光输出检测电路原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型进行详细地描述，但是应该指出本实用新型的实施不限于以下的实施方式。

见图1，本电路从脉冲电流传感器A1取样，脉冲电流传感器A1检测T1的正向放电电流和D1的反向充电电流。其中，脉冲电流传感器采用美国pearson电流传感器，优选110A。

见图3，一种高压脉冲电流光输出检测电路，包括接口P1、二极管D2～D7、电阻R3～R11、电位器W1～W3、电容C4～C6、稳压二极管D4～D6、光纤发送器Q1～Q3，脉冲电流传感器与接口P1连接，接口P1的1脚与电阻R7一端、二极管D2正极、二极管D7正极相连，电阻R7另一端与电位器W3一端、电容C6一端、稳压二极管D6正极、光纤发送器Q3相连接；电位器W3的另一端、调节端与电阻R8一端相连，二极管D3负极与电阻R8另一端、电容C6另一端、稳压二极管D6负极、电阻R9一端相连，电阻R9另一端与光纤发送器Q3连接；二极管D2负极与电阻R5一端、电容C5一端、稳压二极管D5负极、电阻R6一端相连接；电阻R6另一端与光纤发送器Q2相连，电阻5另一端与电位器W2一端、电位器W2调节端相连；二极管D7负极与电阻R11一端、电容C4一端、稳压二极管D4负极、电阻R3一端相连，电阻R3另一端与光纤发送器Q3相连；电阻R1另一端与电位器W1一端、电位器W1调节端相连；接口P1的2脚与二极管D3正极、电阻R4一端、电阻R10一端相连，电阻R4另一端与电位器W2另一端、电容C5另一端、稳压二极管D5正极、光纤发送器Q2相连；电阻R10另一端与电位器W1另一端、电容C4另一端、稳压二极管D4正极、光纤发送器Q1相连。

见图2、图3，脉冲电流传感器A1的信号由接口P1引入，电流信号每1A对应0.05V，本电路所用到的电流为8kA，故额定输入电压对应为400V。引入的信号处理要实现三个功能，一是正向导通，驱动光纤发送器Q1发出信号；二是正向过流，驱动光纤发送器Q2发出信号；三是反向导通，驱动光纤发送器Q3发出信号。

当接口P1的信号是正向放电时，接口P1的1脚为正2脚为负，光纤发送器Q1和光纤发送器Q2支路正偏运行。光纤发送器Q1和光纤发送器Q2支路的参数不同，光纤发送器Q1作为正向导通信号输出，光纤发送器Q2作为正向过流信号输出。当接口P1的信号是反向充电时，接口P1的1脚为负2脚为正，光纤发送器Q3支路正偏运行，光纤发送器Q3作为反向导通信号输出。

本实用新型电路，只需要从脉冲电流传感器A1引入一对信号线，输出由三路光纤实现，不需要电源供电；输出信号是光纤，也不需要做绝缘处理，电路简单可靠，反应速度快。实验证明：本电路设计合理，简单可靠，发送的信号准确及时。