專利名稱：一種標(biāo)定薄膜電容分壓器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種標(biāo)定薄膜電容分壓器的方法。
背景技術(shù)：
典型的脈沖功率系統(tǒng)一般包括初始儲(chǔ)能單元、高壓充電單元、脈沖形成単元，脈沖壓縮單元以及負(fù)載，其工作過程首先是由初始儲(chǔ)能單元結(jié)合高壓充電単元及脈沖形成単元產(chǎn)生所需要的初級(jí)脈沖波形毫秒或微秒量級(jí)，然后再利用脈沖壓縮單元對脈沖進(jìn)ー步壓縮，最終在負(fù)載上形成脈寬為一定數(shù)值的電脈沖。脈沖功率系統(tǒng)一般采用氣體開關(guān)作為脈沖壓縮單元，氣體開關(guān)的擊穿電壓在數(shù)百kV MV量級(jí)，實(shí)際中普遍采用電容分壓器對該電壓進(jìn)行測量。在設(shè)計(jì)并布防好電容分壓器之
后，需要對分壓器進(jìn)行標(biāo)定。傳統(tǒng)標(biāo)定方法是通過在氣體開關(guān)段引入高壓探頭，在高壓探頭與分壓器上所獲得波形一致的前提下通過比較兩者幅度來獲得分壓比。該方法簡單，但該方法涉及高壓探頭，高壓探頭的介入會(huì)對分壓器附近的電場分布形成干擾，進(jìn)而會(huì)影響所得分壓比的準(zhǔn)確度。為解決該問題，可利用氣體開關(guān)放電時(shí)前后単元的分壓關(guān)系來獲取待測電壓的真實(shí)值，進(jìn)而獲得分壓器的分壓比。具體在獲得氣體開關(guān)間隙取不同值時(shí)對應(yīng)的分壓比的前提下，采用逐漸逼近的辦法，通過對不同分壓比進(jìn)行外插處理，來獲得間隙為零時(shí)的分壓比，該分壓比即真實(shí)分壓比。

發(fā)明內(nèi)容
為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種標(biāo)定薄膜電容分壓器的方法，解決氣體開關(guān)擊穿電壓測量的問題。一種標(biāo)定薄膜電容分壓器的方法，其特征在于在氣體開關(guān)后的高壓單元上設(shè)有高壓電極，該電極與高壓單元以螺紋方式連接，通過調(diào)節(jié)螺距改變氣體開關(guān)間隙；具體標(biāo)定步驟如下步驟I :調(diào)整螺距使得高壓電極與陰極球頭的間隙d為氣體開關(guān)4間隙的1/1(Γ /20，測量薄膜電容分壓器上的電壓U1，與脈沖形成線3的充電電壓幅值一半相比U2/U1，得到分壓比；步驟2 :調(diào)整螺距使得高壓電極與陰極球頭的間隙為步驟I中間隙d的2倍，再次測量薄膜電容分壓器上的電壓U1’，與脈沖形成線3的充電電壓幅值一半相比U2/U1 ’，得到分壓比β 2 ；步驟3 :對不同間隙下的分壓比進(jìn)行線性擬合，得到開關(guān)間隙為零時(shí)的分壓比，該分壓比為薄膜電容分壓器上的真實(shí)分壓比。多次重復(fù)步驟2，改變高壓電極與陰極球頭的間隙為步驟I間隙d的η倍，所述η為重復(fù)的次數(shù)。本發(fā)明提出的一種標(biāo)定薄膜電容分壓器的方法，在氣體開關(guān)后的高壓單元上引入高壓電極，該電極與高壓單元以螺紋方式連接，通過調(diào)節(jié)螺距，可以改變氣體開關(guān)間隙。在間隙取不同值的前提下獲得相應(yīng)的分壓比，通過對分壓比進(jìn)行擬合并外插處理，進(jìn)而獲得間隙為零時(shí)的真實(shí)分壓比。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在不需要高壓探頭的介入前提下，可以獲得氣體開關(guān)的擊穿電壓，所發(fā)明方法簡單，可行；根據(jù)該方法得出的結(jié)果準(zhǔn)確。


圖I :為Tesla型脈沖功率源氣體開關(guān)分壓器分壓比標(biāo)定示意圖；
圖2 :為Tesla型脈沖功率源放電時(shí)氣體開關(guān)的等效電路圖；圖3 :為典型Tesla型脈沖功率源結(jié)構(gòu)圖；1-,2-電容分壓器,3-脈沖形成線,4-氣體開關(guān),5-脈沖傳輸線,6-傳輸線內(nèi)筒。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對本發(fā)明作進(jìn)ー步描述本實(shí)施例的薄膜電容分壓器的標(biāo)定方法，在氣體開關(guān)后的高壓單元上引入高壓電扱，該電極與高壓單元以螺紋方式連接，通過調(diào)節(jié)螺距，可以改變氣體開關(guān)間隙。在間隙取不同值的前提下獲得相應(yīng)的分壓比，通過對分壓比進(jìn)行擬合并外插處理，進(jìn)而獲得間隙為零時(shí)的真實(shí)分壓比。如圖I所示，Tesla型脈沖功率源TPG700L的氣體開關(guān)4兩側(cè)采取等阻抗方式設(shè)計(jì)，其脈沖形成線3與脈沖傳輸線5的阻抗均為40 Ω。當(dāng)氣體開關(guān)2導(dǎo)通時(shí)，在忽略氣體開關(guān)導(dǎo)通擊穿電阻的情況下，脈沖傳輸線5上會(huì)分得形成線電壓幅值的一半。結(jié)合圖2，實(shí)際上，氣體開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)通電阻Rs，Rs與脈沖形成線阻抗Zm、傳輸阻抗Zix共同參與分壓,傳輸線3上分配的電壓可表不為V11
Z Vtl~zPFL+Rs+zTLV°⑴其中Vtl為脈沖形成線3的充電電壓。在脈沖平頂，Rs與開關(guān)間隙d成正比，具體可表不為Rs = C · d，(2)式中，C為常數(shù)，d表示開關(guān)間隙。將式2帶入式1，得
Z,vTL- ZびL + c.d + ZTL °，⑶設(shè)圖I中主開關(guān)電容分壓器的真實(shí)分壓比為Ptl，并且在電容分壓器上測得的電壓為Vtest，則有
VItest = ’(4)
M)如果以d接近于O時(shí)的電壓/2代替探頭上測得的真實(shí)電壓，則在不同距離d下的分壓比可表示為
權(quán)利要求
1.一種標(biāo)定薄膜電容分壓器的方法，其特征在于在氣體開關(guān)后的高壓單元上設(shè)有高壓電極，該電極與高壓單元以螺紋方式連接，通過調(diào)節(jié)螺距改變氣體開關(guān)間隙； 具體標(biāo)定步驟如下 步驟I :調(diào)整螺距使得高壓電極與陰極球頭的間隙d為氣體開關(guān)(4 )間隙的1/101/20，測量薄膜電容分壓器上的電壓U1，與脈沖形成線(3)的充電電壓幅值一半相比U2/U1，得到分壓比； 步驟2 :調(diào)整螺距使得高壓電極與陰極球頭的間隙為步驟I中間隙d的2倍，再次測量薄膜電容分壓器上的電壓U1’，與脈沖形成線(3)的充電電壓幅值一半相比U2/U1’，得到分壓比; 步驟3 :對不同間隙下的分壓比進(jìn)行線性擬合，得到開關(guān)間隙為零時(shí)的分壓比，該分壓比為薄膜電容分壓器上的真實(shí)分壓比。
2.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的標(biāo)定薄膜電容分壓器的方法，其特征在于多次重復(fù)步驟2，改變高壓電極與陰極球頭的間隙為步驟I間隙d的n倍，所述n為重復(fù)的次數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種標(biāo)定薄膜電容分壓器的方法，其特征在于利用氣體開關(guān)導(dǎo)通時(shí)前后單元的分壓關(guān)系，計(jì)算出氣體開關(guān)后續(xù)單元的電壓，以此代替高電壓的真實(shí)值來計(jì)算出分壓比。在應(yīng)用該方法時(shí)，由于氣體開關(guān)自身電阻不可忽略，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)長度可調(diào)的高壓電極，以此測得不同開關(guān)間隙下的分壓比，從而獲得開關(guān)間隙逼近零時(shí)的真實(shí)分壓比。由該方法得出的分壓比準(zhǔn)確、可靠。該方法的提出解決了高壓脈沖下氣體開關(guān)擊穿電壓測量的技術(shù)難題。
文檔編號(hào)G01R15/06GK102809677SQ201210246260
公開日2012年12月5日 申請日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者趙亮, 張喜波, 彭建昌, 王利民, 李銳, 孫旭, 潘亞峰 申請人:西北核技術(shù)研究所