一种方波电压发生器制造技术

本实用新型专利技术提供一种方波电压发生器，包括金属箱体、充电模块、放电主开关和储能电容，所述充电模块与所述储能电容连接，所述储能电容采用四个电容器并联而成，所述四个电容器成环形布置，每个电容器的一端通过一个阻尼电阻连接放电主开关的一个电极，所述放电主开关的另一端即为方波源的输出，接负载分压器。本新型的方波电压发生器性能稳定、带负载能力强，可操作性强，抗电磁干扰能力强。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电压发生器领域，特别涉及一种用于冲击分压器性能校核的方波电压发生器。
技术介绍
在电力系统中，为考验电力设备是否能够耐受雷电放电电压或线路开合刀闸时所产生的冲击电压，在出厂时均会对设备进行冲击耐压试验，试验时采用冲击分压器测量冲击发生器所产生的电压峰值及时间参数，由于雷电冲击波形的波前时间仅为μs量级，因此需要冲击电压分压器有较好的动态响应特性才能保证冲击分压器幅值及时间测量的准确性。目前评判冲击分压器动态特性的方法主要采用对冲击分压器进行方波电压响应试验，通过对分压器的方波响应波形进行分析，提取冲击分压器的动态响应特性参数。冲击分压器方波响应试验中要求方波电压源具有较高的幅值、宽脉宽及ns级的上升沿。目前通常使用的方波电压发生器包括基于汞润开关的方波发生器、采用脉冲形成线回路或Marx回路并经陡化开关(通常包括气体开关及MOSFET开关)组成的方波电压发生器等。基于汞润开关的方波发生器的优点是：使用方便，重频特性好，方波上升时间可以达到ns级，但由于汞润开关耐压有限，普通汞润开关只能产生(100～300)V的低压方波，而随着目前冲击试验电压等级的提高，冲击分压器的分压比不断增大，当方波电压信号仅为几百伏时，在分压器低压侧测量得到的信号相当微弱，易受周围电磁干扰，具有较差的信噪比，不利于分析计算。对于采用脉冲形成线或Marx电路，并经陡化开关原理设计的脉冲发生器，其输出方波的上升时间虽然可做到很短(几ns甚至ps级)，且幅值也可达数十千伏，但其输出脉宽很短，通常只有数百ns。由于冲击电阻分压器的稳定时间一般在200ns左右，弱阻尼分压器的稳定时间更长，因此脉宽过小不能计算得到分压器的确切稳定时间。因此，使用上述方波发生器，较难准确可靠的对分压器阶跃波响应特性分析。近年来，各研究单位均试图研制电压等级高、带载能力强、上升时间短、脉宽较宽的方波电压发生器，用于对各种电压等级的冲击分压器及各种负载大小的冲击分压器进行全面的方波响应特性试验。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本技术，以便提供一种克服上述问题或至少部分地解决上述问题的一种方波电压发生器。一种方波电压发生器，包括金属箱体、充电模块、放电主开关和储能电容，所述充电模块与所述储能电容连接，其特征在于：所述储能电容采用四个电容器并联而成，所述四个电容器成环形布置，每个电容器的一端通过一个阻尼电阻连接放电主开关的一个电极，所述放电主开关的另一端即为方波源的输出，接负载分压器。进一步的，所述阻尼电阻用于匹配气体开关击穿时在电极上产生的电压折反射，降低输出方波电压的过冲。进一步的，所述电容器为聚丙烯膜电容器；或者所述电容器为金属膜电容器，所述金属膜电容器为20μF、耐压1.5kV。进一步的，所述充电模块采用高压模块电源，由24V直流电源供电，通过调节接入所述高压模块电源的调压电阻阻值，可输出0～1.5kV的直流电压。进一步的，所述放电主开关为电磁驱动的干簧管开关。进一步的，所述充电模块的输出端与所述每个电容器的高压极板相连，所述高压极板与所述每个电容器的高压端相连，所述四个电容器分别安装于四个金属回流筒中，所述每个电容器的低压端与每个金属回流筒相连，所述每个金属回流筒与地电极板相连；所述地电极板与所述金属箱体连接。进一步的，所述金属回流筒为不锈钢材质，所述高压极板与所述地电极板之间通过尼龙绝缘子进行绝缘；在所述金属回流筒的内部，所述电容器的高压端与所述金属回流筒也采用尼龙绝缘子进行绝缘。进一步的，所述高压极板与所述主开关的电极经阻值为开关导通时的波阻抗的匹配电阻相连。进一步的，所述放电主开关置于主开关金属筒中，所述放电主开关的触发线圈绕制在线圈尼龙骨架上；当所述电容器上的充电电压达到目标充电电压时，向所述放电主开关发送触发信号，所述放电主开关闭合，电压经过所述放电主开关及与电缆接头连接的回路负载后，再经过所述金属回流筒回到所述地电极板上。进一步的，所述储能电容连接有分压器，所述分压器的低压臂示数与安装于所述金属箱体表面的显示模块连接，用于在充电过程中实时监测所述储能电容上的充电电压。本新型的方波电压发生器整体结构紧凑，采用同轴式结构布置，可以产生幅值可调、最高电压为1V，脉宽为2ms，上升时间<5ns、过冲小、波形可重复的高压方波信号。本新型的方波电压发生器性能稳定、带负载能力强，可操作性强，抗电磁干扰能力强。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术一种实施例的方波发生器放电原理示意图。图2为本技术一种实施例的方波发生器充电回路原理示意图。图3为本技术一种实施例的方波发生器的结构示意图。图4为本技术一种实施例的方波发生器的主面板结构示意图。图5为本技术一种实施例的方波发生器的同轴结构的电容器的结构示意图。其中，1-金属箱体；2-金属回流筒；3-主开关金属筒；4-干簧管开关；5-线圈尼龙骨；6-地电极板；7-高电极板；8-尼龙绝缘子；9-24V直流电源；10-电缆接头；11-绝缘支撑柱；12-LED显示模块；13-调压电阻旋钮；14-回路总开关按钮；15-触发开关按钮；16-220V交流插孔；17-电容器。具体实施方式下面将参照附图更详细的描述本技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本技术，而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能更透彻的理解本技术，并且能够将本技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。如图1所示为电容放电产生方波的原理图，C为储能电容；L为回路固有电感；RL为负载电阻；r为匹配开关导通时的等效波阻抗的电阻；S为主开关；C0为回路杂散电容。储能电容C由直流充电模块充电至预设电压U，主开关S导通后，储能电容C经电感L及阻尼电阻r后对负载RL放电，产生冲击电压，形成快速上升的波前和缓慢下降的波尾。调节并控制回路的参数，即可产生预期的波形。如图2所示为充电回路原理图，其中Rt为调压电阻，R0为固定电阻。充电的直流电源模块由24V直流电源供电，通过调节与直流电源模块相连的可调调压电阻Rt阻值，为了限制直流电源模块的充电电流，与直流电源模块连接有一个固定电阻R0，可使得直流电源模块输出0～1.5kV间可调的直流电压，直流电源模块直接与储能电容C相连，为了监测储能电容C上的充电电压，设置了一个分压器F1，分压器F1的低压臂示数与安装于金属箱体表面的数显LED显示模块相连，这样在充电过程中可以实时直观监测储能电容C上的充电电压。如图3、图4所示，一种方波电压发生器，包括金属箱体1、充电模块和储能电容，其中，储能电容采用四个电容器17并联而成，四个电容器17成环形布置，每个电容器17的一端通过一个阻尼电阻连接放电主开关的一个电极，放电主开关的另一端即为方波源的输出，接负载分压器。电容器17为聚丙烯膜电容器；金属箱体1具有良好的抗干扰性能；阻尼电阻用于匹配气体开关击穿时在电极上产生的电压折反射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方波电压发生器，包括金属箱体、充电模块、放电主开关和储能电容，所述充电模块与所述储能电容连接，其特征在于：所述储能电容采用四个电容器并联而成，所述四个电容器成环形布置，每个电容器的一端通过一个阻尼电阻连接放电主开关的一个电极，所述放电主开关的另一端即为方波源的输出，接负载分压器。

【技术特征摘要】
1.一种方波电压发生器，包括金属箱体、充电模块、放电主开关和储能电容，所述充电模块与所述储能电容连接，其特征在于：所述储能电容采用四个电容器并联而成，所述四个电容器成环形布置，每个电容器的一端通过一个阻尼电阻连接放电主开关的一个电极，所述放电主开关的另一端即为方波源的输出，接负载分压器。2.根据权利要求1所述的方波电压发生器，其特征在于：所述阻尼电阻用于匹配气体开关击穿时在电极上产生的电压折反射，降低输出方波电压的过冲。3.根据权利要求1所述的方波电压发生器，其特征在于：所述电容器为聚丙烯膜电容器；或者所述电容器为金属膜电容器，所述金属膜电容器为20μF、耐压1.5kV。4.根据权利要求1所述的方波电压发生器，其特征在于：所述充电模块采用高压模块电源，由24V直流电源供电，通过调节接入所述高压模块电源的调压电阻阻值，可输出0～1.5kV的直流电压。5.根据权利要求1所述的方波电压发生器，其特征在于：所述放电主开关为电磁驱动的干簧管开关。6.根据权利要求1所述的方波电压发生器，其特征在于：所述充电模块的输出端与所述每个电容器的高压极板相连，所述高压极板与所述每个电容器的高压端相连，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文婷，郑炎，刘少波，龙兆芝，鲁非，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：北京;11