多波形冲击电流发生器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电涌保护器测试技术领域，尤其涉及一种多波形冲击电流发生器。
【背景技术】
[0002]雷电是自然界中的一种自然放电现象。雷电发生后，通过静电感应和电磁感应的作用，通信线路中将形成雷电过电压。多波形冲击电流发生器主要应用于模拟雷电流的发生器，以产生大电流长持续时间的脉冲电流波形，主要用于模拟I级雷电(直接雷电)电流波形10/350 μ s，飞机直接雷电效应测试波形Α分量、D分量，以及功率电源10/1000 μ s等长波尾波形的发生器。
[0003]目前市场上的多波形冲击电流发生器主要有两种，一种是基于传统技术的CRL放电回路，另一种是使用间隙型Crowbar开关进行延长波尾的Crowbar放电回路，
第一种方案原理如附图1所示，使用传统的CRL放电回路，即通过大电容储能，瞬间通过电感和调波电阻释放，形成大电流的输出波形，但该方法主要依靠回路中的电阻R形成过阻尼放电回路，回路阻抗大，缺点是需要大容量的储能电容C，
第二种方案如附图2所示，其大大降低了储能电容的容量，其工作原理如图2所示，主电容器C充满电后，首先触发G1开关，当放电电流达到峰值时，高压脉冲发生器输出高压点火信号击穿G3并使G2导通，此时G2开关将电容C、电阻R1短路，电感L1电流最大通过被试品EUT、间隙开关G2构成续流泄放回路，受EUT和回路阻抗的影响，L上的电荷缓慢释放，从而实现流过EUT的长持续时间波形。
[0004](1)、发生器的控制更复杂，需要同时控制两套发生器(多波形冲击电流发生器和冲击电压发生器)的触发系统，使冲击电压发生器延后冲击电流一定的时间，时间控制要准确，否则容易出现放电失败现象，控制难度大；
(2)、多个球距控制，整套系统需要控制除本套触发器外，需要控制G2三球运动和G3的耦合球隙，以及冲击电压发生器本体的触发球隙，协调难度大；
(3)、调试波形困难，波尾长度是由Crowbar储能电感L1大小控制，但在不同的被试品其负载阻抗不同，导致输出波形持续时间较难调整。
【发明内容】
[0005]本发明目的是提供一种多波形冲击电流发生器，该多波形冲击电流发生器可利用较小的电容实现输出长波尾波形，可应用于I类雷电波形10/350US，陡波冲击电流波形Ι/lOus，长波尾冲击电流波10/1000 μ s，以及直接雷电(或间接雷电)效应波形的Α波(6.4/69ys)、D波(3.2/34.5 μ s)，提高电容利用效率。
[0006]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种多波形冲击电流发生器，包括充电单元、储能单元、间隙开关单元、至少一个第一调波电阻、第二调波电阻、电感、非间隙型自适应Crowbar开关单元和待测物载台，所述充电单元连接到储能单元，串联的非间隙型自适应Crowbar开关单元、第二调波电阻与储能单元并联且位于电感与串联连接的间隙开关单元、第一调波电阻之间；
所述间隙开关单元包括间隔排列的高压电容侧导电盘、高压电感侧导电盘和低压导电盘，此高压电容侧导电盘、高压电感侧导电盘和低压导电盘之间通过绝缘支撑杆定位连接，一电容侧放电球安装于高压电容侧导电盘上，一电感侧放电球安装于高压电感侧导电盘上，所述电容侧放电球与电感侧放电球相向设置且之间留有间隙；
所述非间隙型自适应Crowbar开关单元包括高压快速脉冲半导体组件和支撑架，所述高压快速脉冲半导体组件由第一二极管、第二二极管和连接板组成，此第一二极管、第二二极管分别安装于连接板上、下侧且与连接板电连接的第一二极管、第二二极管各自一端的极性相反，所述连接板位于第一二极管、第二二极管上、下侧的中部固定有一换向转轴，此换向转轴两端均通过轴承座安装于支撑架上；
所述第一二极管、第二二极管中一个二极管另一端连接到第二调波电阻一端，所述第一二极管、第二二极管中另一个二极管另一端连接到待测物载台的低压端和间隙开关单元的低压导电盘；
所述间隙开关单元的高压电感侧导电盘连接到电感一端和第二调波电阻另一端，所述间隙开关单元的低压导电盘连接到待测物载台的低压端，所述电感另一端作为用于连接待测物载台的高压端的高压输出端；
所述电感侧放电球和高压电感侧导电盘之间留有间隔，且电感侧放电球固定于升降杆一端，此电感侧放电球通过若干个软导电条与高压电感侧导电盘电连接，一用于驱动升降杆上下移动的电机与升降杆另一端连接。
[0007]上述技术方案进一步改进的技术方案如下:
1.上述方案中，所述电容侧放电球、电感侧放电球均为半球形状。
[0008]2.上述方案中，所述第一调波电阻为线状电阻。
[0009]3.上述方案中，所述储能单元由若干个并联的电容器单元组成，所述第一调波电阻的数目与电容器单元的数目相等，每个电容器单元与一个第一调波电阻串联。
[0010]4.上述方案中，一开路电阻跨接于电感另一端和待测物载台的低压端之间。
[0011]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:
1.本发明多波形冲击电流发生器，其波形输出效率高与现有的放电回路相比，可大幅度提高电容利用率，用较少的电容可以实现更大的长波尾波形。按照以C=40uF，充电电压为100kV为例，使用现有放电回路形成10/350波形，需要回路电阻R1约14 Ω，调波电感L1约30uH，可输出约7kA的10/350us波形，而使用本发明通过调波电阻R1=0.5 Ω，调波电感10uH，波尾电阻20mΩ。可输出约100kA10/350us波形。
[0012]2.本发明多波形冲击电流发生器，其操作简单，减少试验失败率，克服了现有技术使用三间隙开关结构，必须配套一台高电压冲击电压发生器来进行三间隙开关的触发导通，其输出电压一般高于主电流发生器的充电电压的2倍且稳定性比较差等缺陷，其采用本发明非间隙型自适应Crowbar开关单元包括高压快速脉冲半导体组件和支撑架，所述高压快速脉冲半导体组件由第一二极管、第二二极管和连接板组成，无需另外的冲击电压发生器，发生器避免了出现失控现象，成功率几乎为100%。
[0013]3.本发明多波形冲击电流发生器，其输出波形光滑、峰值无震荡，现有技术中G2开关的导通需要高电压的冲击电压发生器来进行触发，而该部分能量会叠加在放电回路中，将导致在波峰处形成震荡，而本发明开关不会形成峰值震荡，波形比较光滑。
[0014]4.本发明多波形冲击电流发生器，其电感侧放电球和高压电感侧导电盘之间留有间隔，且电感侧放电球固定于升降杆一端，此电感侧放电球通过若干个软导电条与高压电感侧导电盘电连接，一用于驱动升降杆上下移动的电机与升降杆另一端连接，可动态调节电容侧放电球和电感侧放电球距离。
【附图说明】
[0015]图1是现有技术多波形冲击电流发生器原理示意图一；
图2是现有技术多波形冲击电流发生器原理示意图二；
图3是本发明多波形冲击电流发生器电气原理示意图；
图4是本发明多波形冲击电流发生器中电容器放电电流波形(leap);
图5是本发明非间隙型自适应Crowbar开关单元反馈电流波形(Id1de)；
图6是本发明多波形冲击电流发生器中被试品实际流过的电流波形；
图7是本发明多波形冲击电流发生器结构示意图；
图8是本发明多波形冲击电流发生器局部结构示意图一；
图9是本发明多波形冲击电流发生器局部结构示意图二；
图10是本发明多波形冲击电流发生器局部结构示意图三；
图11是本发明多波形冲击电流发生器局部结构示意图四；
图12是本发明多波形冲击电流发生器输出波形图。
[0016]以上附图中:1、充电单元；2、储能单元；211、电容器单元；3、间隙开关单元；4、第一调波电阻；5、第二调波电阻；6、电感；7、非间隙型自适应Crowbar开关单元；8、待测物载台；9、高压电容侧导电盘；10、高压电感侧导电盘；11、低压导电盘；12、绝缘支撑杆；13、电容侧放电球；14、电感侧放电球；15、高压快速脉冲半导体组件；151、第一二极管；152、第二二极管；153、连接板；16、支撑架；17、换向转轴；171、定位孔；18、轴承座；19、透明外罩；20、定位机构；201、固定块；202、通孔；203、弹性销钉；21、开路电阻；22、升降杆；23、软导电条；24、电机。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
实施例:一种多波形冲击电流发生器，包括充电单元1、储能单元2、间隙开关单元3、至少一个第一调波电阻4、第二调波电阻5、电感6、非间隙型自适应Crowbar开关单元7和待测物载台8，所述充电单元1连接到储能单元2，串联的非间隙型自适应Crowbar开关单元7、第二调波电阻5与储能单元2并联且位于电感6与串联连接的间隙开关单元3、第一调波电阻4之间；
所述间隙开关单元3包括间隔排列的高压电容侧导电盘9、高压电感侧导电盘10和低压导电盘11，此高压电容侧导电盘9、高压电感侧导电盘10和低压导电盘11之间通过绝缘支撑杆12定位