一种用于正负极性雷电冲击下过零时刻的快速触发电路的制作方法

本发明涉及电力电子领域，具体是一种用于正负极性雷电冲击下过零时刻的快速触发电路。

背景技术：

在电压过零时给晶闸管以触发脉冲,使晶闸管工作状态始终处于全导通或全阻断,这种工作方式称为过零触发方式。但是现有的过零触发电路都用于正电压的过零比较，无法适用于负压的研究。而电力系统常常承受着雷电冲击，且自然界90%以上的雷电冲击带负电。同时标准雷电波的作用时间很短，只有微妙数量级。

因而设计一种新的电路来实现正、负极性雷电冲击的过零时刻的快速触发，这利于研究负极性雷电冲击电压下电力系统的运行状态随时间的变化，是我们维护电力网安全运行的手段。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于正负极性雷电冲击下过零时刻的快速触发电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于正负极性雷电冲击下过零时刻的快速触发电路，包括绝对值模块和比较器模块，所述绝对值模块包括比较器ic1、比较器ic2、变压器绕组cw1和变压器绕组cw2，所述比较器模块包括比较器ic3和比较器ic4，所述变压器绕组cw1的中心抽头通过电阻r1连接电阻r2和电阻r3，电阻r3的另一端连接比较器ic1的正向输入端，比较器ic1的反向输入端通过电阻r4连接输入端vin1，比较器ic1的输出端连接二极管d1的阳极和二极管d2的阴极，二极管d1的阴极连接比较器ic1的反向输入端，变压器绕组cw2的中心抽头通过电阻r10连接电阻r11和电阻r12，电阻r12的另一端连接比较器ic2的正向输入端，比较器ic2的反向输入端通过电阻r5连接输入端vin1，比较器ic2的输出端连接电阻r13，电阻r13的另一端连接输出端vout1、二极管d4的阳极和二极管d3的阴极，比较器ic3的正向输入端通过电阻r3连接电容c1和电阻r2，电阻r2的另一端连接输入端vin2，比较器ic3的输出端通过电阻r6连接比较器ic4的反向输入端，比较器ic4的输出端通过电阻r9连接输出端vout2。

作为本发明进一步的方案：所述绝对值模块的输出端vout1连接比较器模块的输入端vin2。

作为本发明进一步的方案：所述比较器ic4的输出端还通过串联连接的电容c4和电阻r8连接比较器ic4的反向输入端。

作为本发明再进一步的方案：所述比较器ic3的输出端还通过并连接连接的电容c3和电阻r4连接比较器ic3的反向输入端。

作为本发明再进一步的方案：所述二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4均为发光二极管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用本设计电路后，触发时延可以降低到80ns，能够实现正、负雷电电压过零时刻的快速触发。

附图说明

图1为绝对值模块接线图。

图2为比较器模块接线图。

图3为触发原理图。

图4为vo-vi曲线图。

图5为输入电压曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，一种用于正负极性雷电冲击下过零时刻的快速触发电路，包括绝对值模块和比较器模块，所述绝对值模块包括比较器ic1、比较器ic2、变压器绕组cw1和变压器绕组cw2，所述比较器模块包括比较器ic3和比较器ic4，所述变压器绕组cw1的中心抽头通过电阻r1连接电阻r2和电阻r3，电阻r3的另一端连接比较器ic1的正向输入端，比较器ic1的反向输入端通过电阻r4连接输入端vin1，比较器ic1的输出端连接二极管d1的阳极和二极管d2的阴极，二极管d1的阴极连接比较器ic1的反向输入端，变压器绕组cw2的中心抽头通过电阻r10连接电阻r11和电阻r12，电阻r12的另一端连接比较器ic2的正向输入端，比较器ic2的反向输入端通过电阻r5连接输入端vin1，比较器ic2的输出端连接电阻r13，电阻r13的另一端连接输出端vout1、二极管d4的阳极和二极管d3的阴极，比较器ic3的正向输入端通过电阻r3连接电容c1和电阻r2，电阻r2的另一端连接输入端vin2，比较器ic3的输出端通过电阻r6连接比较器ic4的反向输入端，比较器ic4的输出端通过电阻r9连接输出端vout2。

绝对值模块的输出端vout1连接比较器模块的输入端vin2。比较器ic4的输出端还通过串联连接的电容c4和电阻r8连接比较器ic4的反向输入端。比较器ic3的输出端还通过并连接连接的电容c3和电阻r4连接比较器ic3的反向输入端。二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4均为发光二极管。

本发明的工作原理是：

不论是正雷电冲击电压波，还是负雷电冲击电压波，当其通过由绝对值模块和比较器模块组成的触发器后，波形都将在上升沿发生越变，变为输出高电平的阶跃电压波形，从而达到触发要求。

绝对值模块电路工作原理如下：如图1所示，当输入正电压时d1、d3导通，ic1与ic2工作为跟随器状态，此时vout1=vin1；输入正电压时d2、d4导通，ic1与ic2工作为反相器状态，此时vout1=-vin1。因而实现了输入比较器模块电压为正。

比较器模块电路工作原理如下：比较器模块的输入电压必须为正电压，如图2所示，u1和u2为强制比较电位。当输入电压vin2大于电位u1时，ic3与ic4工作为导通状态，输出高电平；当输入电压vin2小于电位u1时，ic3与ic4工作为关断状态，输出低电平。因而实现了输入电压与强制电位的比较，从而起到固定触发效果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种用于正负极性雷电冲击下过零时刻的快速触发电路，包括绝对值模块和比较器模块，所述绝对值模块包括比较器IC1、比较器IC2、变压器绕组CW1和变压器绕组CW2，所述比较器模块包括比较器IC3和比较器IC4，所述变压器绕组CW1的中心抽头通过电阻R1连接电阻R2和电阻R3，采用本设计电路后，触发时延可以降低到80ns，能够实现正、负雷电电压过零时刻的快速触发。

技术研发人员：李成榕;王磊;黄猛;吕玉珍;牛铭康;单秉亮;葛扬;邢照亮
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：2018.07.02
技术公布日：2018.11.02