多波形沖擊電流發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電涌保護(hù)器測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多波形沖擊電流發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]雷電是自然界中的一種自然放電現(xiàn)象。雷電發(fā)生后，通過靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)的作用，通信線路中將形成雷電過電壓。多波形沖擊電流發(fā)生器主要應(yīng)用于模擬雷電流的發(fā)生器，以產(chǎn)生大電流長持續(xù)時(shí)間的脈沖電流波形，主要用于模擬I級雷電(直接雷電)電流波形10/350 μ s，飛機(jī)直接雷電效應(yīng)測試波形Α分量、D分量，以及功率電源10/1000 μ s等長波尾波形的發(fā)生器。
[0003]目前市場上的多波形沖擊電流發(fā)生器主要有兩種，一種是基于傳統(tǒng)技術(shù)的CRL放電回路，另一種是使用間隙型Crowbar開關(guān)進(jìn)行延長波尾的Crowbar放電回路，
第一種方案原理如附圖1所示，使用傳統(tǒng)的CRL放電回路，即通過大電容儲能，瞬間通過電感和調(diào)波電阻釋放，形成大電流的輸出波形，但該方法主要依靠回路中的電阻R形成過阻尼放電回路，回路阻抗大，缺點(diǎn)是需要大容量的儲能電容C，
第二種方案如附圖2所示，其大大降低了儲能電容的容量，其工作原理如圖2所示，主電容器C充滿電后，首先觸發(fā)G1開關(guān)，當(dāng)放電電流達(dá)到峰值時(shí)，高壓脈沖發(fā)生器輸出高壓點(diǎn)火信號擊穿G3并使G2導(dǎo)通，此時(shí)G2開關(guān)將電容C、電阻R1短路，電感L1電流最大通過被試品EUT、間隙開關(guān)G2構(gòu)成續(xù)流泄放回路，受EUT和回路阻抗的影響，L上的電荷緩慢釋放，從而實(shí)現(xiàn)流過EUT的長持續(xù)時(shí)間波形。
[0004](1)、發(fā)生器的控制更復(fù)雜，需要同時(shí)控制兩套發(fā)生器(多波形沖擊電流發(fā)生器和沖擊電壓發(fā)生器)的觸發(fā)系統(tǒng)，使沖擊電壓發(fā)生器延后沖擊電流一定的時(shí)間，時(shí)間控制要準(zhǔn)確，否則容易出現(xiàn)放電失敗現(xiàn)象，控制難度大；
(2)、多個(gè)球距控制，整套系統(tǒng)需要控制除本套觸發(fā)器外，需要控制G2三球運(yùn)動和G3的耦合球隙，以及沖擊電壓發(fā)生器本體的觸發(fā)球隙，協(xié)調(diào)難度大；
(3)、調(diào)試波形困難，波尾長度是由Crowbar儲能電感L1大小控制，但在不同的被試品其負(fù)載阻抗不同，導(dǎo)致輸出波形持續(xù)時(shí)間較難調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是提供一種多波形沖擊電流發(fā)生器，該多波形沖擊電流發(fā)生器可利用較小的電容實(shí)現(xiàn)輸出長波尾波形，可應(yīng)用于I類雷電波形10/350US，陡波沖擊電流波形Ι/lOus，長波尾沖擊電流波10/1000 μ s，以及直接雷電(或間接雷電)效應(yīng)波形的Α波(6.4/69ys)、D波(3.2/34.5 μ s)，提高電容利用效率。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種多波形沖擊電流發(fā)生器，包括充電單元、儲能單元、間隙開關(guān)單元、至少一個(gè)第一調(diào)波電阻、第二調(diào)波電阻、電感、非間隙型自適應(yīng)Crowbar開關(guān)單元和待測物載臺，所述充電單元連接到儲能單元，串聯(lián)的非間隙型自適應(yīng)Crowbar開關(guān)單元、第二調(diào)波電阻與儲能單元并聯(lián)且位于電感與串聯(lián)連接的間隙開關(guān)單元、第一調(diào)波電阻之間；
所述間隙開關(guān)單元包括間隔排列的高壓電容側(cè)導(dǎo)電盤、高壓電感側(cè)導(dǎo)電盤和低壓導(dǎo)電盤，此高壓電容側(cè)導(dǎo)電盤、高壓電感側(cè)導(dǎo)電盤和低壓導(dǎo)電盤之間通過絕緣支撐桿定位連接，一電容側(cè)放電球安裝于高壓電容側(cè)導(dǎo)電盤上，一電感側(cè)放電球安裝于高壓電感側(cè)導(dǎo)電盤上，所述電容側(cè)放電球與電感側(cè)放電球相向設(shè)置且之間留有間隙；
所述非間隙型自適應(yīng)Crowbar開關(guān)單元包括高壓快速脈沖半導(dǎo)體組件和支撐架，所述高壓快速脈沖半導(dǎo)體組件由第一二極管、第二二極管和連接板組成，此第一二極管、第二二極管分別安裝于連接板上、下側(cè)且與連接板電連接的第一二極管、第二二極管各自一端的極性相反，所述連接板位于第一二極管、第二二極管上、下側(cè)的中部固定有一換向轉(zhuǎn)軸，此換向轉(zhuǎn)軸兩端均通過軸承座安裝于支撐架上；
所述第一二極管、第二二極管中一個(gè)二極管另一端連接到第二調(diào)波電阻一端，所述第一二極管、第二二極管中另一個(gè)二極管另一端連接到待測物載臺的低壓端和間隙開關(guān)單元的低壓導(dǎo)電盤；
所述間隙開關(guān)單元的高壓電感側(cè)導(dǎo)電盤連接到電感一端和第二調(diào)波電阻另一端，所述間隙開關(guān)單元的低壓導(dǎo)電盤連接到待測物載臺的低壓端，所述電感另一端作為用于連接待測物載臺的高壓端的高壓輸出端；
所述電感側(cè)放電球和高壓電感側(cè)導(dǎo)電盤之間留有間隔，且電感側(cè)放電球固定于升降桿一端，此電感側(cè)放電球通過若干個(gè)軟導(dǎo)電條與高壓電感側(cè)導(dǎo)電盤電連接，一用于驅(qū)動升降桿上下移動的電機(jī)與升降桿另一端連接。
[0007]上述技術(shù)方案進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案如下:
1.上述方案中，所述電容側(cè)放電球、電感側(cè)放電球均為半球形狀。
[0008]2.上述方案中，所述第一調(diào)波電阻為線狀電阻。
[0009]3.上述方案中，所述儲能單元由若干個(gè)并聯(lián)的電容器單元組成，所述第一調(diào)波電阻的數(shù)目與電容器單元的數(shù)目相等，每個(gè)電容器單元與一個(gè)第一調(diào)波電阻串聯(lián)。
[0010]4.上述方案中，一開路電阻跨接于電感另一端和待測物載臺的低壓端之間。
[0011]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明多波形沖擊電流發(fā)生器，其波形輸出效率高與現(xiàn)有的放電回路相比，可大幅度提高電容利用率，用較少的電容可以實(shí)現(xiàn)更大的長波尾波形。按照以C=40uF，充電電壓為100kV為例，使用現(xiàn)有放電回路形成10/350波形，需要回路電阻R1約14 Ω，調(diào)波電感L1約30uH，可輸出約7kA的10/350us波形，而使用本發(fā)明通過調(diào)波電阻R1=0.5 Ω，調(diào)波電感10uH，波尾電阻20mΩ?？奢敵黾s100kA10/350us波形。
[0012]2.本發(fā)明多波形沖擊電流發(fā)生器，其操作簡單，減少試驗(yàn)失敗率，克服了現(xiàn)有技術(shù)使用三間隙開關(guān)結(jié)構(gòu)，必須配套一臺高電壓沖擊電壓發(fā)生器來進(jìn)行三間隙開關(guān)的觸發(fā)導(dǎo)通，其輸出電壓一般高于主電流發(fā)生器的充電電壓的2倍且穩(wěn)定性比較差等缺陷，其采用本發(fā)明非間隙型自適應(yīng)Crowbar開關(guān)單元包括高壓快速脈沖半導(dǎo)體組件和支撐架，所述高壓快速脈沖半導(dǎo)體組件由第一二極管、第二二極管和連接板組成，無需另外的沖擊電壓發(fā)生器，發(fā)生器避免了出現(xiàn)失控現(xiàn)象，成功率幾乎為100%。
[0013]3.本發(fā)明多波形沖擊電流發(fā)生器，其輸出波形光滑、峰值無震蕩，現(xiàn)有技術(shù)中G2開關(guān)的導(dǎo)通需要高電壓的沖擊電壓發(fā)生器來進(jìn)行觸發(fā)，而該部分能量會疊加在放電回路中，將導(dǎo)致在波峰處形成震蕩，而本發(fā)明開關(guān)不會形成峰值震蕩，波形比較光滑。
[0014]4.本發(fā)明多波形沖擊電流發(fā)生器，其電感側(cè)放電球和高壓電感側(cè)導(dǎo)電盤之間留有間隔，且電感側(cè)放電球固定于升降桿一端，此電感側(cè)放電球通過若干個(gè)軟導(dǎo)電條與高壓電感側(cè)導(dǎo)電盤電連接，一用于驅(qū)動升降桿上下移動的電機(jī)與升降桿另一端連接，可動態(tài)調(diào)節(jié)電容側(cè)放電球和電感側(cè)放電球距離。
【附圖說明】
[0015]圖1是現(xiàn)有技術(shù)多波形沖擊電流發(fā)生器原理示意圖一；
圖2是現(xiàn)有技術(shù)多波形沖擊電流發(fā)生器原理示意圖二；
圖3是本發(fā)明多波形沖擊電流發(fā)生器電氣原理示意圖；
圖4是本發(fā)明多波形沖擊電流發(fā)生器中電容器放電電流波形(leap);
圖5是本發(fā)明非間隙型自適應(yīng)Crowbar開關(guān)單元反饋電流波形(Id1de)；
圖6是本發(fā)明多波形沖擊電流發(fā)生器中被試品實(shí)際流過的電流波形；
圖7是本發(fā)明多波形沖擊電流發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是本發(fā)明多波形沖擊電流發(fā)生器局部結(jié)構(gòu)示意圖一；
圖9是本發(fā)明多波形沖擊電流發(fā)生器局部結(jié)構(gòu)示意圖二；
圖10是本發(fā)明多波形沖擊電流發(fā)生器局部結(jié)構(gòu)示意圖三；
圖11是本發(fā)明多波形沖擊電流發(fā)生器局部結(jié)構(gòu)示意圖四；
圖12是本發(fā)明多波形沖擊電流發(fā)生器輸出波形圖。
[0016]以上附圖中:1、充電單元；2、儲能單元；211、電容器單元；3、間隙開關(guān)單元；4、第一調(diào)波電阻；5、第二調(diào)波電阻；6、電感；7、非間隙型自適應(yīng)Crowbar開關(guān)單元；8、待測物載臺；9、高壓電容側(cè)導(dǎo)電盤；10、高壓電感側(cè)導(dǎo)電盤；11、低壓導(dǎo)電盤；12、絕緣支撐桿；13、電容側(cè)放電球；14、電感側(cè)放電球；15、高壓快速脈沖半導(dǎo)體組件；151、第一二極管；152、第二二極管；153、連接板；16、支撐架；17、換向轉(zhuǎn)軸；171、定位孔；18、軸承座；19、透明外罩；20、定位機(jī)構(gòu)；201、固定塊；202、通孔；203、彈性銷釘；21、開路電阻；22、升降桿；23、軟導(dǎo)電條；24、電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實(shí)施例:一種多波形沖擊電流發(fā)生器，包括充電單元1、儲能單元2、間隙開關(guān)單元3、至少一個(gè)第一調(diào)波電阻4、第二調(diào)波電阻5、電感6、非間隙型自適應(yīng)Crowbar開關(guān)單元7和待測物載臺8，所述充電單元1連接到儲能單元2，串聯(lián)的非間隙型自適應(yīng)Crowbar開關(guān)單元7、第二調(diào)波電阻5與儲能單元2并聯(lián)且位于電感6與串聯(lián)連接的間隙開關(guān)單元3、第一調(diào)波電阻4之間；
所述間隙開關(guān)單元3包括間隔排列的高壓電容側(cè)導(dǎo)電盤9、高壓電感側(cè)導(dǎo)電盤10和低壓導(dǎo)電盤11，此高壓電容側(cè)導(dǎo)電盤9、高壓電感側(cè)導(dǎo)電盤10和低壓導(dǎo)電盤11之間通過絕緣支撐桿12定位