一種雷電阻尼振蕩波發生器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種雷電阻尼振蕩波發生器，包括連續可調直流高壓形成模塊、雷電阻尼振蕩波形成模塊、控制電路，所述連續可調直流高壓形成模塊包括相連的輸出電壓控制電路、高壓形成電路，所述雷電阻尼振蕩波形成模塊包括依次相連的儲能電容、高壓真空開關、阻尼振蕩波形成電路。高壓形成電路在輸出電壓控制電路的控制下，使高壓形成電路輸出某一直流高壓給儲能電容進行充電；儲能電容充電完成后，由控制電路輸出控制信號，使高壓真空開關閉合，儲能電容停止充電；儲能電容通過阻尼振蕩波形成電路開始放電，在負載電阻上形成雷電阻尼振蕩波。本發明可以外接數字存儲器，能夠直觀地觀察保護器件在阻尼振蕩波作用下的電壓和電流的波形。
【專利說明】一種雷電阻尼振蕩波發生器

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種雷電阻尼振蕩波發生器，屬于雷電科學與【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 雷電作為常見的自然現象，雷電流的瞬態幅值變化較大，在空間會產生很強的電 磁脈沖，由于電磁感應的原理，在一些線路中感應出暫態過電壓，形成過電流沿著線纜傳 輸，對線路中的一些電氣設備造成損害。實測統計表明，由雷電在低壓交流線路上引起的暫 態過電壓具有衰減振蕩波形，且第一波的波頭時間很短，第一個波的波頭時間為0. 5yS，其 振蕩主頻率為100kHz，在半個周期內的幅值約以0. 6倍的因子衰減。
[0003] 目前，用于模擬雷電波形常用的有8/20i!S、10/350i!s、（1. 2/50i!s、8/20i!S)組 合波等波形，但是〇. 5ys/lOOkHz模擬雷電電壓波的測試較小。在電力系統采用阻尼振蕩 波測量高壓線纜的絕緣性能，在飛機上的空載設備，在檢驗電氣和電子設備對暫態過電壓 抗耐沖擊性能的實驗用到阻尼振蕩波，這些測試針對行業的規范要求進行測試。雷電波在 線路中的傳輸形成的阻尼振蕩波同樣對線路的絕緣性能及線路中的電氣設備造成危害。


【發明內容】

[0004] 本發明所要解決的技術問題是提供一種雷電阻尼振蕩波發生器，模擬測試雷電阻 尼振蕩在線路中傳輸時對設備及其電氣保護設備造成的損害及影響，用于模擬線路中雷電 暫態過電壓，檢測線路中電氣設備及電氣保護裝置的絕緣性能及耐受雷擊的能力。本發明 應用于防雷元器件性能的測試，可以外接數字存儲器，能夠直觀地觀察保護器件在阻尼振 蕩波作用下的電壓和電流的波形，分析其保護效能。
[0005] 本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：
[0006] 本發明提供一種雷電阻尼振蕩波發生器，包括連續可調直流高壓形成模塊、雷電 阻尼振蕩波形成模塊、控制電路，所述雷電阻尼振蕩波形成模塊與連續可調直流高壓形成 模塊相連，所述控制電路分別與連續可調直流高壓形成模塊、雷電阻尼振蕩波形成模塊相 連，其中：
[0007] 所述連續可調直流高壓形成模塊包括相連的輸出電壓控制電路、高壓形成電路， 用于輸出連續可調的直流高壓信號；
[0008] 所述雷電阻尼振蕩波形成模塊包括依次相連的儲能電容、高壓真空開關、阻尼振 蕩波形成電路，用于形成雷電阻尼振蕩波；
[0009] 所述控制電路用于控制儲能電容的充電和放電。
[0010] 作為本發明的進一步優化方案，所述輸出電壓控制電路為可調電位器。
[0011] 作為本發明的進一步優化方案，所述高壓形成電路由高頻振蕩電路、升壓電路構 成，由直流電源為其供電。
[0012] 作為本發明的進一步優化方案，所述儲能電容為脈沖放電電容。
[0013] 作為本發明的進一步優化方案，所述阻尼振蕩波形成電路由串聯的電阻和電感構 成，與儲能電容、高壓真空開關構成RLC放電回路。
[0014] 作為本發明的進一步優化方案，所述電感為空芯線圈電感。
[0015] 作為本發明的進一步優化方案，所述控制電路為繼電器自鎖電路。
[0016] 本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：
[0017] 1、本發明電路結構設計簡單，利用RLC放電回路，易于實現；
[0018] 2、本發明的輸出電壓范圍大，第一個周期輸出電壓范圍為0?5kV，連續可調，振 蕩周期為8?10個，足以滿足相關的測試要求；
[0019] 3、本發明中的電感采用空芯線繞電感，具有分布雜散、電容小、不易出現飽和、電 感量參數穩定的性能；
[0020] 4、本發明具有工作性能穩定、操作安全、操作方便簡單等特點。廣泛應用于電氣設 備耐受雷電過電壓能力的測試；
[0021] 5、本發明的控制電路采用繼電器自鎖控制電路，電路工作性能穩定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是雷電阻尼振蕩波發生器的原理框圖。
[0023] 圖2是連續可調直流高壓形成電路的原理圖。
[0024] 圖3是雷電阻尼振蕩波形成電路的原理圖。
[0025] 圖4是控制電路的原理圖。

【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖以及具體實施例對本發明的技術方案做進一步的詳細說明：
[0027] 本發明設計一種雷電阻尼振蕩波發生器，如圖1所示，包括連續可調直流高壓形 成模塊、雷電阻尼振蕩波形成模塊、控制電路，所述雷電阻尼振蕩波形成模塊與連續可調直 流高壓形成模塊相連，所述控制電路分別與連續可調直流高壓形成模塊、雷電阻尼振蕩波 形成模塊相連，其中：
[0028] 所述連續可調直流高壓形成模塊包括相連的輸出電壓控制電路、高壓形成電路， 用于輸出連續可調的直流高壓信號；
[0029] 所述雷電阻尼振蕩波形成模塊包括依次相連的儲能電容、高壓真空開關、阻尼振 蕩波形成電路，用于形成雷電阻尼振蕩波；
[0030] 所述控制電路用于控制儲能電容的充電和放電。
[0031] 本發明的一個實施例中，連續可調直流高壓形成模塊的原理圖如圖2所示，由輸 出電壓控制電路、高壓形成電路構成。其中，高壓形成電路由24V直流電源供電，其內部采 用高頻振蕩、升壓的原理，通過改變占空比來改變輸出電壓的變化；輸出電壓控制電路采用 0?10kV可調電位器，其阻值為10kQ，改變電位器中心抽頭的位置，即可改變加到高壓形 成電路的電壓，控制高壓形成電路內部脈沖振蕩電路的占空比，從而改變高壓形成電路輸 出的直流高壓的幅值。本發明中，高壓形成電路的輸出電壓為〇?10kV。
[0032] 本發明的一個實施例中，雷電阻尼振蕩波形成電路的原理圖如圖3所示，雷電阻 尼振蕩波形成電路由儲能電容、高壓真空開關、阻尼振蕩波形成電路構成。其中，儲能電容 采用耐壓為20kV的脈沖放電電容C;高壓真空開關采用耐壓20kV、最大電流為10kA、由市 電220V控制的高壓器件K，具有導通時間短、無抖動、導通內阻小的特點，高壓真空開關的 導通與閉合受控制電路的控制；阻尼振蕩波形成電路由電感L、電阻R串聯組成，電阻R采 用線繞無感大功率電阻，電感L為空芯線圈電感；在電阻R兩端引出兩端口，用于采集雷電 阻尼振蕩波。本發明中，電容C、電感L、電阻R的具體參數為：C= 40. 5nF;電感L的繞制 導線直徑為2mm，采用在圓形骨架上進行密繞，L= 62. 5yH;電阻R的功率為200W，阻值為 2. 5Q。
[0033]雷電阻尼振蕩波形成電路的工作過程為：首先給儲能電容進行充電，當充電完成 后，由控制電路觸發_壓真空開關，充電回路斷開；然后電容C通過_壓真空開關K、電感L 及電阻R構成放電回路，在電阻R上輸出雷電阻尼振蕩波。
[0034]其中，形成雷電阻尼振蕩波的原理是：當

【權利要求】
1. 一種雷電阻尼振蕩波發生器，其特征在于，包括連續可調直流高壓形成模塊、雷電 阻尼振蕩波形成模塊、控制電路，所述雷電阻尼振蕩波形成模塊與連續可調直流高壓形成 模塊相連，所述控制電路分別與連續可調直流高壓形成模塊、雷電阻尼振蕩波形成模塊相 連，其中： 所述連續可調直流高壓形成模塊包括相連的輸出電壓控制電路、高壓形成電路，用于 輸出連續可調的直流高壓信號； 所述雷電阻尼振蕩波形成模塊包括依次相連的儲能電容、高壓真空開關、阻尼振蕩波 形成電路，用于形成雷電阻尼振蕩波； 所述控制電路用于控制儲能電容的充電和放電。
2. 根據權利要求1所述的一種雷電阻尼振蕩波發生器，其特征在于，所述輸出電壓控 制電路為可調電位器。
3. 根據權利要求1所述的一種雷電阻尼振蕩波發生器，其特征在于，所述高壓形成電 路由高頻振蕩電路、升壓電路構成，由直流電源為其供電。
4. 根據權利要求1所述的一種雷電阻尼振蕩波發生器，其特征在于，所述儲能電容為 脈沖放電電容。
5. 根據權利要求1所述的一種雷電阻尼振蕩波發生器，其特征在于，所述阻尼振蕩波 形成電路由串聯的電阻和電感構成，與儲能電容、高壓真空開關構成RLC放電回路。
6. 根據權利要求5所述的一種雷電阻尼振蕩波發生器，其特征在于，所述電感為空芯 線圈電感。
7. 根據權利要求1所述的一種雷電阻尼振蕩波發生器，其特征在于，所述控制電路為 繼電器自鎖電路。
【文檔編號】G01R1/28GK104330598SQ201410553628
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月17日 優先權日:2014年10月17日
【發明者】李祥超, 周中山, 陳則煌, 陳璞陽 申請人:南京信息工程大學