[发明专利]一种用于绝缘芯变压器型高压电源的电流测量电路

说明书

技术领域

本发明属于辐射加工应用中高压型电子加速器技术领域，更具体地，涉及一种用于绝缘芯变压器型高压电源的电流测量电路。

背景技术

电子束辐射加工作为民用非动力核技术的一个重要应用，已经产生了巨大的经济效益。针对1MeV以下的辐射加工应用，如表面涂层固化，水凝胶制备、特种电线电缆、薄膜材料等快速增长或新兴的应用领域，绝缘芯变压器型电子辐照加速器是一种非常合适的机型。

绝缘芯变压器型电子辐照加速器能量范围一般从几百千电子伏特到一兆电子伏特，电子束流强一般可达几十毫安。由于加速管电阻漏电流和高压测量电阻堆漏电流都比较小，一般测量直流高压电源的电流来指示电子束流强，所以高压电源电流的测量是非常重要的部分。

由绝缘芯变压器型加速器高压电源输出的电压数百千伏，采用密闭的钢桶充满六氟化硫气体进行绝缘，高压引入加速管端部，同时加速管内部为真空，这样的结构导致绝缘芯变压器型电子加速器在研制和调试阶段容易出现高压击穿或加速管内部打火等故障，该故障会导致高压电源瞬间产生脉冲大电流，会导致电流测量采用电阻损坏，或采样电阻两端产生脉冲高压直接损坏控制系统测量用PLC的A/D模块。同时采样电压还需要和PLC的A/D模块的量程进行合适的匹配，才能保证高压电源电流的安全、准确的测量。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于绝缘芯变压器型高压电源的电流测量电路，旨在解决现有技术中容易出现高压击穿或加速管内部打火故障导致安全可靠性差的问题。

本发明提供了一种用于绝缘芯变压器型高压电源的电流测量电路，包括：依次连接的采样单元、过压保护单元、滤波单元、信号放大单元、过载保护单元和测量单元；采样单元用于采集工作电流，过压保护单元用于保护打火击穿故障对后级电路的破坏，滤波单元用于对所述工作电流进行滤波处理并消除工作环境中的干扰信号，信号放大单元用于放大滤波后的工作电流以满足测量单元的量程要求，过载保护单元用于避免电路过载引起的输出超过所述测量单元的量程，测量单元用于测量绝缘芯变压器型高压电源的电流并通过PLC显示。

更进一步地，电流测量电路还包括：设置在所述采样单元与待测高压电源之间的切换单元，用于实现在加速器调试阶段不依靠控制系统直接用万用表或示波器测量分压信号，在加速器运行阶段其与后级示波器BNC测量端子和PLC测量单元配合相互验证，以监测和保证测量结果的正确性。

更进一步地，切换单元包括：开关和万用表表用端子，可供加速器调试时不启用控制系统直接测量流经采样电阻的电流，得到其分压和实现加速器正常运行时采样信号监测和数值比对。

更进一步地，采样单元包括多个并联连接的采样电阻。采样单元能够适用于不同额定参数的高压电源输出电流测量，集成分级过压保护单元，由多种不同电压等级压敏电阻并联，保证最低电压等级大于正常时采样电阻最大分压值，通过多重冗余，实现高压击穿时脉冲大电流的接地保护。

更进一步地，过压保护单元包括：多个不同压敏电压级别的压敏电阻并联。

更进一步地，滤波单元为π型滤波单元。

更进一步地，信号放大单元包括：仪放AD620及其外围电路。

更进一步地，过载保护单元包括：压敏电阻，用于避免过载电流对测量单元模块的破坏。

更进一步地，测量单元为具有多功能测量单元，在测量电阻前端和仪用放大器两端增加切换开关和端子，供加速器调试阶段不依靠控制系统直接用万用表或示波器测量分压信号。测量单元包括：PLC测量模块和示波器BNC端子，可供加速器调试时不启用控制系统直接测量采样电阻的分压和实现加速器正常运行时采样信号的波形监测和数值比对。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于采用较小值的采样电阻，因此发生打火时，测样电阻两端电压较小，此故障端电压可以方便地用压敏电阻保护，多保护级别的压敏电阻并联可以覆盖不同程度的打火击穿；采样信号的精密放大使测量信号满足PLC的量程需要，这样避免了传统较大的采样电阻带来的过压损坏PLC；其多种测量手段的配合可实现在加速器调试阶段脱离控制系统测量和加速器正常运行时工作状态的监测和比对。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的用于绝缘芯变压器型高压电源的电流测量电路的原理框图；

图2是本发明第二实施例提供的用于绝缘芯变压器型高压电源的电流测量电路的原理框图；

图3是本发明实施例提供的用于绝缘芯变压器型高压电源的电流测量电路的具体电路图。

具体实施方式