一种脉冲电容器重复充放电的注入电荷测量装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电荷测量技术领域，更具体地，设及一种脉冲电容器重复充放电的注 入电荷测量装置和方法。
【背景技术】
[0002] 作为储能电源，脉冲电容器在脉冲功率系统中起着至关重要的作用。在脉冲功率 系统的运行过程中，存在着多次在高场强下对脉冲电容器的充放电过程。充电过程中向电 容器介质注入的电荷中，有一小部分被电介质中的界面或缺陷陷阱所捕获，形成空间电荷。 由于该些空间电荷不具有足够的能量来脱陷，因此在放电过程中无法释放。经过重复充放 电后，该些空间电荷逐渐积累，形成更多的陷阱，加剧电荷的入陷，对脉冲电容器的储能介 质造成损害，加速其老化，缩短电容器的使用寿命，对脉冲功率系统的运行造成严重危害。
[0003] 目前，在空间电荷的测量中，常用的有热刺激电流法和电声脉冲法。该两种方法对 于空间电荷的研究均较为深入细致，然而操作复杂，需要加电压W致对样品造成损害。并且 需要精密的仪器（例如液氮冷却系统、压电传感器等）进行测量，设备复杂、操作不便，并且 对样品的形状尺寸要求较高。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的W上缺陷或改进需求，本发明提供了一种脉冲电容器重复充放电 的注入电荷测量装置，其目的在于，解决现有装置中存在的设备复杂、昂贵、操作不便、并且 对样品的形状尺寸要求较高的技术问题。
[0005] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种脉冲电容器重复充放电的 注入电荷测量装置，包括恒温恒湿箱、继电器、放电电阻、W及静电计，恒温恒湿箱上设有两 个接线端，用于分别与待测脉冲电容器的正负极电连接，恒温恒湿箱的接线端与继电器的 一端电连接，另一接线端与静电计的接地端电连接，并接地，继电器、放电电阻W及静电计 顺次串联连接，静电计的数据输出端与外部计算机相连，用于由外部计算机记录静电计的 读数。
[0006] 优选地，恒温恒湿箱、继电器、放电电阻、W及静电计放置在屏蔽室中。
[0007] 本发明还提供了一种脉冲电容器重复充放电的注入电荷测量方法，其目的在于， 解决现有方法中存在的操作复杂、需要加电压W致对样品造成损害的技术问题。
[000引按照本发明的另一方面，提供了一种脉冲电容器重复充放电的注入电荷测量方 法，是使用上述的测量装置实现，所述方法包括W下步骤：
[0009] (1)将进行过重复充放电的待测脉冲电容器短路3至5分钟，将其放置于恒温恒湿 箱中，并将其正负极分别与接线端电连接。并通过导线将待测脉冲电容器表面接地，将表面 电流引入地；
[0010] (2)将恒温恒湿箱的温度设置为601：至100。将湿度设置为20%至40%;
[0011] (3)将恒温恒湿箱中的脉冲电容器在步骤（2)设定的温度和湿度下保持2小时W 上；
[001引 （4)闭合继电器，W使脉冲电容器通过放电电阻进行放电，并产生放电电流id，此 时静电计对放电电流id进行测量，并将测量结果传送至与其相连的计算机；
[0013] (5)在放电结束后，此时重复充放电试验对脉冲电容器注入的电荷已经完全释放， 采用公式
【主权项】
1. 一种脉冲电容器重复充放电的注入电荷测量装置，包括恒温恒湿箱（I)、继电器 (2) 、放电电阻（3)、以及静电计（4)，其特征在于： 恒温恒湿箱（1)上设有两个接线端（5)和（5'），用于分别与待测脉冲电容器的正负极 电连接，恒温恒湿箱（1)的接线端（5)与继电器（2)的一端电连接，接线端（5'）与静电计 (4)的接地端电连接，并接地； 继电器（2)、放电电阻（3)以及静电计（4)顺次串联连接； 静电计（4)的数据输出端与外部计算机相连，用于由外部计算机记录静电计（4)的读 数。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，恒温恒湿箱（1)、继电器（2)、放电电阻 (3) 、以及静电计（4)放置在屏蔽室中。
3. -种脉冲电容器重复充放电的注入电荷测量方法，是使用权利要求1至2所述的测 量装置实现，其特征在于，所述方法包括以下步骤： (1) 将进行过重复充放电的待测脉冲电容器短路3至5分钟，将其放置于恒温恒湿箱 中，并将其正负极分别与接线端电连接。并通过导线将待测脉冲电容器表面接地，将表面电 流引入地； (2) 将恒温恒湿箱的温度设置为60 °C至100 °C，将湿度设置为20 %至40 % ; (3) 将恒温恒湿箱中的脉冲电容器在步骤（2)设定的温度和湿度下保持2小时以上； (4) 闭合继电器，以使脉冲电容器通过放电电阻进行放电，并产生放电电流id，此时静 电计对放电电流id进行测量，并将测量结果传送至与其相连的计算机； (5) 在放电结束后，此时重复充放电试验对脉冲电容器注入的电荷已经完全释放，采用 公式Gs = rft计算脉冲电容器注入的电荷Qs，其中t表示从放电开始至放电结束所持 续的时间。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括在步骤（4)之前、步骤（3)之后，对 静电计在其所使用的量程下进行调零的步骤。
【专利摘要】本发明公开了一种脉冲电容器重复充放电的注入电荷测量装置和方法。该方法将进行过重复充放电试验的脉冲电容器置于高于重复充放电试验温度50℃以上的环境中对其加热，刺激注入电荷脱陷并通过放电电阻Rs释放。采集放电电流并对电流进行积分，即可获得重复充放电试验对脉冲电容器的注入电荷。本发明还提供实现上述方法的装置，主要包括恒温恒湿试验箱、放电电阻、继电器和静电计。本发明试验装置简单、测量方法便捷、可操作性强，对样品尺寸要求低，对被测样品不存在损坏，且无需加电压，安全可靠。
【IPC分类】G01R29-24
【公开号】CN104880617
【申请号】CN201510328993
【发明人】李化, 王文娟, 林福昌, 李智威, 李浩原, 王博闻, 黄想
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月15日