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1、沖擊電壓發(fā)生器的設(shè)計(jì)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,隨后它將與級(jí)電容C一起通過(guò)各
2、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、各參數(shù)的選取額定電壓的選?。喝≡嚻冯妷簽?10kV，由附錄表A10和A3可得，耐受電壓為550kV，型號(hào)MY110-0.2的標(biāo)稱電容為0.2μF，故沖擊電壓發(fā)生器的標(biāo)稱電壓應(yīng)不低于U1=55
3、0*1.3*1.1/0.85=925.3kV圖2發(fā)生器的充電回路沖擊電容的選?。喝绮豢紤]大電力變壓器試驗(yàn)和整卷電纜試驗(yàn)，就數(shù)互感器的電容較大，約1000pF，沖擊電容發(fā)生器的對(duì)地電容和高壓引線及球隙等的電容估計(jì)為500pF，電容分壓器的電容估計(jì)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MY110—0.2瓷殼高壓脈沖電容器比較合適，其電容值為0.2μF，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。每級(jí)由2個(gè)電容器并聯(lián)，使沖擊電容C1=（2*0.2/8）=0.05μF沖擊電壓發(fā)生器主
4、要參數(shù)：標(biāo)稱電壓：U1=110*8=880kV沖擊電容：C1=0.05μF負(fù)荷總電容：C2=0.0021μF2、等效電路圖如下圖3簡(jiǎn)化等效圖3、計(jì)算本試驗(yàn)取Tf=2.2μs，Tt=32.5μs，且不考慮回路電感波前時(shí)間Tf=2.2μs=3.24(Rd+Rf)C1C2/(C1+C2)=3.24(Rd+Rf)*0.05μF*0.0021μF/0.0521μF求出Rd+Rf=336.92Ω，同理可計(jì)算：半峰值時(shí)間Tt=32.5μs=0.693(Rd+Rt)(C1+C2)=0.693(Rd+Rt)*0.0521求出Rd+Rt=900.14Ω，根據(jù)Tf、Tt求出各參數(shù)后，將Rd、Rf、Rt
5、、C1、C2帶入圖2中，經(jīng)過(guò)一系列的對(duì)比，可選Rd=10Ω，Rf=326.92Ω，Rt=890.14Ω帶入圖中，查看scope圖4C2電壓波形圖三、程序設(shè)計(jì)1、源程序Rd=10;Rf=326.92;Rt=890.14;C1=5e-8;C2=2.1e-9;U1=880000;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=[1A1A2];U2=tf(num,den);impulse(num,den);gridon2、圖形如下圖表5C2電壓波形圖四、沖
6、擊電壓發(fā)生器的效率根據(jù)公式，η=C1/(C1+C2)=0.05/0.0521=0.9597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，①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，波頭會(huì)往后移，波頭后部分曲線也會(huì)后移。②當(dāng)C1（或C2）增大，其他不變時(shí)，Tf回增大，Tt會(huì)減小，故波頭會(huì)往后移，但波頭后部分曲線會(huì)往前移。
