一种20脉冲多波形冲击发生器制造技术

一种20脉冲多波形冲击发生器，包括变压器充电装置、20个本体电容储能装置、20路防电球隙、20套调波装置和试品箱；所述变压器充电装置、所述20个本体电容储能装置、所述20路防电球隙和所述试品箱依次连接；所述变压器充电装置和所述20个本体电容储能装置均连接到所述20套调波装置；所述20个本体电容储能装置之间并联设置，所述20路防电球隙之间并联设置，所述20套调波装置之间并联设置；所述试品箱接地，所述20套调波装置连接到所述试品箱的接地线上。本发明专利技术闪击数量在1～20个，能够实现多路高电压放电同时序精确可控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信号发生器
，尤其是涉及一种20脉冲多波形冲击发生器。
技术介绍
观测数据表明全球每年发生超过12亿次雷击。每次闪电过程包含一次或多次大 电流放电过程，如果首次放电后闪电停止，则为单闪击放电，否则为多闪击放电。 雷电观测统计回击次数典型值为3-4个，最多可达26个。在大多数地区，多闪击 放电是雷电放电的主要形式。闪击之间的间隔从数十μ s到数ms，典型值是50 μ s，最大值 为 125 μ s〇 目前实验室雷电发生设备普遍为单闪击雷电设备，如电力采用用8/20μ S和 4/10 μ s，低压防雷采用的8/20 μ s和10/350 μ s发生装置，该类设备仅能够进行单一时序 的单闪击雷电过程模拟，无法满足复杂环境下对雷电状态和雷电时序的高要求。 国外在这方面也已经有惨重教训和成功的经验，如阿波罗11号发射前遭受两次 雷击，航天员紧急制动才避免了灾难性后果的发生。卫星和飞机等航天航空器屡受雷击，也 表明现有的雷电发生装置和测试技术的局限性。因此上世纪70年代开始，美国宇航局就摒 弃了单一时序单闪击雷电的理念，采用了四闪击雷电模型。其四闪击雷电波形包括两个快 速闪击，一个长时间放电过程和一个短回击过程。实践表明，采用多闪击雷电模型比单闪击 雷电过程更加接近真实放电过程，更加有利于雷电防护技术的研究和进步。 截至目前，在民用领域国内外仍然采用的单一时序单脉冲雷电测试平台，已经越 来越不能满足防雷行业发展的需求。然而最近十多年人工雷电监测和人工引雷的结果表 明，实际雷击是多次闪击，连续发生的多时序放电过程。其特点是初始雷电放电能量大，后 续回击过程能量较小且均匀即雷电放电可视为多脉冲闪击过程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于设计一种新型的20脉冲多波形冲击发生器，解决上述问题。 为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下： -种20脉冲多波形冲击发生器，包括变压器充电装置、20个本体电容储能装置、 20路防电球隙、20套调波装置和试品箱； 所述变压器充电装置、所述20个本体电容储能装置、所述20路防电球隙和所述试 品箱依次连接；所述变压器充电装置和所述20个本体电容储能装置均连接到所述20套调 波装置；所述20个本体电容储能装置之间并联设置，所述20路防电球隙之间并联设置，所 述20套调波装置之间并联设置； 所述试品箱接地，所述20套调波装置连接到所述试品箱的接地线上。 还包括自动控制测量分析系统，所述自动控制测量分析系统连接到并控制所述变 压器充电装置、所述20路防电球隙和所述试品箱。 在机械结构布局上采用冲击放电典型回路，电容器组以公共圆心，扇形排列。 所述20路放电球隙均采用光电位移编码器。 还包括电容，每组所述电容上增加一只充电电阻。 所述20路防电球隙中的每个放电球隙都对应设置一个单电机。 本专利技术研究20脉冲多波形雷电电磁脉冲发生系统与测试技术的研究不但填补了 国内同类装置的空白，为防雷技术研究提供了完善而先进的测试平台。20脉冲多波形雷电 电磁脉冲发生系统，能够输出以下六种波形： 1) 20 脉冲 8/20us 冲击电流：40kA ; 2) 20 脉冲 2. 6/40us 冲击电流：10kA ; 3)单一 8/2〇us 大电流：lf50kA ; 4)单一 10/350us 冲击电流：25kA ; 5)组合波：20kV/10kA ; 6)冲击电压：20kV; 同时序多闪击发生系统必须解决同时序控制和多路放电技术，20通道高速数据采 集、多闪击波形数值重建、放电过程能量计算、雷电过程能量分布和分析、雷电防护装置测 试等关键技术。其中多时序触发控制是难点和重点。 -般电子控制信号的强度为5V，信号门限一般在2V左右。本套系统工作在强雷电 放电过程产生的强烈电磁环境下，电磁干扰强度在数十伏/m。在较小的空间里实现电子控 制信号的传输和控制，在极强电磁环境中实现信号的可靠控制，是发生系统研究的关键。 1)主要部件 变压器充电装置，20个本体电容储能装置，20路放电球隙，20套调波装置，试品 箱，自动测量分析测试系统 2)原理图（含图注） 同时序多闪击发生系统必须解决同时序控制和多路放电技术，20通道高速数据采 集、多闪击波形数值重建、放电过程能量计算、雷电过程能量分布和分析、雷电防护装置测 试等关键技术。其中多时序控制是难点和重点。 -般电子控制信号的强度为5V，信号门限一般在2V左右。本套系统工作在强雷电 放电过程产生的强烈电磁环境下，电磁干扰强度在数十伏/m。在较小的空间里实现电子控 制信号的传输和控制，在极强电磁环境中实现信号的可靠控制，是发生系统研究的关键。 首先要解决的是系统在电磁瞬变环境中的正常工作，必须对多闪击雷电过程的频 谱和分布进行分析，避免控制信号和雷电放电脉冲工作在统一频段。由于多时序和变时序 闪击存在多种组合，难以准确测定确定的频段。因此创造性地提出在电子控制中采用分时 控制的方法，针对不同闪击时序，改变控制脉冲时延控制模式，避免控制信号收到干扰。 高电压多路放电采用极陡脉冲发生器，输出上升时间为百ns级的高电压触发信 号，触发放电电极。 同时序多闪击发生系统必须依靠更加先进的测量系统和专家软件系统，方能够发 挥其测试功能。在发生系统设计和建设过程中，采用智能化设计，同步建立基于能量计算和 分布的专家分析系统，为后续测试平台提供强大的软环境。 发生系统将立足已经成功进行测试的双路放电发生系统的基础上，进一步改进和 提高，运用工业工程设计思想，将专业测试机构、高校课题组和专业研发生产企业有机结合 在一起。 电气原理和结构设计 冲击电流发生器的原理上包括整流充电电源和冲击放电回路两部分。冲击电流发 生器的原理图，如图3。 图中C为许多并联电容器的总电容值，L及R为包括电容器、回路连线、分流器、球 间隙及被试品在内的电感和电阻值，有时也包括为了调整电流波形而加入的电感和电阻。 分流器S是用来测量流过被试品的电流，分压器ro是用来测量被试品上的电压。从分流器 和分压器取出的信号送入示波器进行测量。 多路冲击电流发生器的作用原理与单路雷电冲击电流发生器基本相同。在比较长 的时间内电容器组C被整流电源充电到电压U,，然后送一触发脉冲U sk到三电极间隙G，使G 击穿，在短时间内电容器组C把所获得的能量释放给被试品，使被试品获得很大的功率。为 了获得很大的冲击电流幅值和陡度，冲击电流发生器放电回路的电感应尽可能的小。 因此在机械结构布局上采用冲击放电典型回路，电容器组以公共圆心，扇形排列， 以达到所有放电回路最佳放电效果。 每路放电装置都可以独立控制放电时序，也可以独立进行测试。 多路雷电冲击电流并联输出，能够输出较高幅值，20路并联，能够达到150kA以 上。 3)图注内容的逻辑关系（变压器充电装置，20个本体电容储能装置，20路放电球 隙，20套调波装置，试品箱，自动控制测量分析系统） 4)逻辑关系：先将DUT (待测试品）按照实验要求固定在试品箱中，检查符合试验 条件。开始试验时，打开电源，变压器充电装置对20个本体电容储能装置充电，充电时间间 隔和充电电压可以预先在自开发的测量控制分析系统上的触摸屏设置，当充电电压达到 设定值后，经触发系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种20脉冲多波形冲击发生器，其特征在于：包括变压器充电装置、20个本体电容储能装置、20路防电球隙、20套调波装置和试品箱；所述变压器充电装置、所述20个本体电容储能装置、所述20路防电球隙和所述试品箱依次连接；所述变压器充电装置和所述20个本体电容储能装置均连接到所述20套调波装置；所述20个本体电容储能装置之间并联设置，所述20路防电球隙之间并联设置，所述20套调波装置之间并联设置；所述试品箱接地，所述20套调波装置连接到所述试品箱的接地线上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕东波，臧绪运，赵军，汤小林，高羚羊，钱眺，滕潘，张春龙，严肃，江德意，区德明，臧继运，臧传杰，
申请(专利权)人：黑龙江省防雷中心，上海冠图防雷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23