(可直接使用)沖擊電壓發(fā)生器的設(shè)計(jì).doc

1、沖擊電壓發(fā)生器的設(shè)討一、工作原理沖擊電壓發(fā)生器通常都采用Marx回路如圖1所示。圖中C為級(jí)電容，它們由充電電阻R 并聯(lián)起來(lái),通過(guò)整流回路T-D-r充電到V。此時(shí)，因保護(hù)電阻r 一般比R約大10倍，它不僅保護(hù) 了整流設(shè)備，而且還能保證各級(jí)電容充電比較均勻。在第1級(jí)中g(shù)o為點(diǎn)火球隙，由點(diǎn)火脈沖思 動(dòng)：英他各級(jí)中g(shù)為中間球隙，它們調(diào)整在go起動(dòng)后逐個(gè)動(dòng)作。這些球隙在回路中超控制開(kāi)關(guān) 的作用，當(dāng)它們都動(dòng)作后，所有級(jí)電容C就通過(guò)各級(jí)的波頭電阻Rf串聯(lián)起來(lái),并向負(fù)荷電容CO 充電-此時(shí)，串聯(lián)后的總電容為C/m總電壓為nV" n為發(fā)生器回路的級(jí)數(shù)。由于CO較小，很 快就充滿電，隨后它將與級(jí)電容C-

2、起通過(guò)各級(jí)的波尾電阻Rt放電。這樣，在負(fù)荷電容CO f; 就形成一很高電壓的短暫脈沖波形的沖擊電壓.在此短暫的期間內(nèi)，因充電電阻R遠(yuǎn)大于Rf和 Rt,因而它們起著各級(jí)之間隔離電阻的作用。沖擊電壓發(fā)生器利用多級(jí)電容器并聯(lián)充電、串聯(lián) 放電來(lái)產(chǎn)生所需的電壓，幷波形可由改變Rf和Rt的阻值進(jìn)行調(diào)整，幅值由充電電斥V來(lái)調(diào)卩. 極性可通過(guò)倒換硅堆D兩極來(lái)改變._ D R R/ 、go” 丄 g/二、Simulink 設(shè)計(jì)1.各參數(shù)的選取額定電壓的選?。喝≡嚻冯妷簽?10 kV.由附錄表A10和A3可得，耐受電壓為550 kV. 型號(hào)MY 110-0.2的標(biāo)稱電容為0.21JF,故沖擊電壓發(fā)生器的標(biāo)稱電壓應(yīng)

3、不低于 01=550*1.3*1.1/0.85=925.3 kV圖1沖擊電壓發(fā)生器回路（Marx回路）+沖擊電容的選取：如不考慮大電力變壓器試驗(yàn)和整卷電纜試臉，就數(shù)互感器的電容較大，約 lOOOpF.沖擊電容發(fā)生器的對(duì)地電容和髙壓引線及球隙 等的電容估計(jì)為500pF,電容分壓器的電容估il為 600pF,則總的負(fù)荷電容為： C2=1000+500+600=2100pF電容器選擇：從國(guó)產(chǎn)脈沖電容器的產(chǎn)品規(guī)格中找到 MY 110-02瓷殼高壓脈沖電容器比較合適，其電容值 為02pF,用此種電容器8級(jí)串聯(lián)，標(biāo)稱電壓可達(dá)880kV,基本可以滿足前述要求。毎級(jí)由2個(gè)電容器并聯(lián)，使沖 擊電容Cl=（2*0

4、2/8） = O.OSpF沖擊電壓發(fā)生器主要參數(shù)：標(biāo)稱電壓：Ul=110*8=880 kV沖擊電容：Cl=0.05 pF 負(fù)荷總電容：C2=0.0021 pF 2.等效電路圖如下Icontlnuoua3.計(jì)算本試驗(yàn)取Tf=2.2 MS. Tt=32.5 ps且不考慮回路電感波前時(shí)間 Tf=2.2 MS=3.24(Rd+Rf兀 1C2/(C1+C2)=3.24(Rd+Rf)*0.05 卩產(chǎn)0.0021 ijF/0.0521 pF求出Rd+Rf=336.92 Q同理可i|算：半峰值時(shí)間 Tt=32.5 |JS=0693(Rd+Rt)(Cl+C2)=0.693(Rd+Rt)*0.0521求出Rd+R

5、t=90(U4Q根據(jù)Tf、Tt求出齊參數(shù)后，將Rd、Rf、Rt、Cl、C2帶入圖2中，經(jīng) 過(guò)一系列的對(duì)比.可選Rd=10Q. Rf=32692Q Rt=890.14Q帶入圖中，査看scope 1QX+itt圖4 C2電壓波形圖三. 程序設(shè)計(jì)1.源程序Rd=10;Rf=32692;Rt=89014;Cl=5e-8;C2=2.1e-9;Ul=880000;A=1/ (C2*C1*(Rd*Rf+Rd*Rt+Rf*Rt);A1=A*(Cl*(Rd+Rt)+C2*(Rf+Rt); A2=A;B=A*Rt*Cl;num=B*U1;den=1 Al A2;U2=tfnum,den);impulse(num,den);grid on2s圖形如下 X1、XP、* 0,25335152圖表5C2電壓波形圖四、沖擊電壓發(fā)生器的效率根據(jù)公式，n=Cl/(Cl+C2)=0.05/0.0521=0.9597 此值比原估訃的效率高，所以所選電容是合適的。五. 各參數(shù)對(duì)波形的影響由 Tf=3.24(Rd+Rf兀 1 C2/(C1+C2)和 Tt=0.693(Rd+Rt)(Cl+C2)可以看出，波頭后部 當(dāng)Rd (或Rf或Rt)