沖擊電壓發(fā)生器仿真設(shè)計(jì)

1、沖擊電壓發(fā)生器的設(shè)計(jì) 楊壟2010302540039一、 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)0為點(diǎn)火球隙，由點(diǎn)火脈沖起動(dòng)；其他各級(jí)中g(shù)為中間球隙,它們調(diào)整在g0起動(dòng)后逐個(gè)動(dòng)作。這些球隙在回路中起控制開(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C0充電。此時(shí),串聯(lián)后的總電容為C/n，總電壓為nV。n為發(fā)生器回路的級(jí)數(shù)。由于C0較小，很快就充滿電,

2、隨后它將與級(jí)電容C一起通過(guò)各級(jí)的波尾電阻Rt放電。這樣，在負(fù)荷電容C0上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，其波形可由改變Rf和Rt的阻值進(jìn)行調(diào)整, 幅值由充電電壓V 來(lái)調(diào)節(jié)，極性可通過(guò)倒換硅堆D兩極來(lái)改變。圖 1 沖擊電壓發(fā)生器回路（Marx回路）二、Simulink設(shè)計(jì)1、沖擊電壓發(fā)生器主要參數(shù)標(biāo)稱電壓：U1=100*8=800 kV沖擊電容：C1=0.025 F負(fù)荷總電容：C2=0.0021F2、等效電路圖如下圖 2 簡(jiǎn)化等效圖3、計(jì)

3、算本試驗(yàn)取Tf=1.25 s，Tt=38.5s，且不考慮回路電感波前時(shí)間Tf=1.25s=3.24(Rd+Rf)C1C2/(C1+C2) =3.24(Rd+Rf)*0.025 F*0.0021 F/0.0271 F求出Rd+Rf=199.14，同理可計(jì)算：半峰值時(shí)間 Tt=38.5s=0.693(Rd+Rt)(C1+C2) =0.693(Rd+Rt)*0.0271求出Rd+Rt=2050根據(jù)Tf、Tt求出各參數(shù)后，將Rd、Rf、Rt、C1、C2帶入圖2中，經(jīng)過(guò)一系列的對(duì)比，可選Rd=15，Rf=184.14，Rt=2035帶入圖中，查看scope圖 3 C2電壓波形圖圖3是C2的電壓波形圖 三

4、、程序設(shè)計(jì)1、Rd=15;Rf=184.14;Rt=2035;C1=2.5e-2;C2=2.1e-3;U1=800000;A=1/(C2*C1*(Rd*Rf+Rd*Rt+Rf*Rt) ;A1=A*(C1*(Rd+Rt)+C2*(Rf+Rt);A2=A;B=A*Rt*C1;num=B*U1;den=1 A1 A2;U2=tf(num,den);impulse(num,den);2、圖形如下圖表 4 C2電壓波形圖四、沖擊電壓發(fā)生器的效率根據(jù)公式，=C1/(C1+C2)=0.025/0.0271=0.923此值比原估計(jì)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)C1C2/(C1+C2)和Tt=0.693(Rd+Rt)(C1+C2)可以看出， 當(dāng)Rd（或Rf或Rt）增大，其他不變的時(shí)候，Tf和Tt都會(huì)增大，波頭