一種脈沖電容器重復充放電的注入電荷測量裝置和方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電荷測量技術領域，更具體地，設及一種脈沖電容器重復充放電的注 入電荷測量裝置和方法。
【背景技術】
[0002] 作為儲能電源，脈沖電容器在脈沖功率系統中起著至關重要的作用。在脈沖功率 系統的運行過程中，存在著多次在高場強下對脈沖電容器的充放電過程。充電過程中向電 容器介質注入的電荷中，有一小部分被電介質中的界面或缺陷陷阱所捕獲，形成空間電荷。 由于該些空間電荷不具有足夠的能量來脫陷，因此在放電過程中無法釋放。經過重復充放 電后，該些空間電荷逐漸積累，形成更多的陷阱，加劇電荷的入陷，對脈沖電容器的儲能介 質造成損害，加速其老化，縮短電容器的使用壽命，對脈沖功率系統的運行造成嚴重危害。
[0003] 目前，在空間電荷的測量中，常用的有熱刺激電流法和電聲脈沖法。該兩種方法對 于空間電荷的研究均較為深入細致，然而操作復雜，需要加電壓W致對樣品造成損害。并且 需要精密的儀器（例如液氮冷卻系統、壓電傳感器等）進行測量，設備復雜、操作不便，并且 對樣品的形狀尺寸要求較高。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術的W上缺陷或改進需求，本發明提供了一種脈沖電容器重復充放電 的注入電荷測量裝置，其目的在于，解決現有裝置中存在的設備復雜、昂貴、操作不便、并且 對樣品的形狀尺寸要求較高的技術問題。
[0005] 為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種脈沖電容器重復充放電的 注入電荷測量裝置，包括恒溫恒濕箱、繼電器、放電電阻、W及靜電計，恒溫恒濕箱上設有兩 個接線端，用于分別與待測脈沖電容器的正負極電連接，恒溫恒濕箱的接線端與繼電器的 一端電連接，另一接線端與靜電計的接地端電連接，并接地，繼電器、放電電阻W及靜電計 順次串聯連接，靜電計的數據輸出端與外部計算機相連，用于由外部計算機記錄靜電計的 讀數。
[0006] 優選地，恒溫恒濕箱、繼電器、放電電阻、W及靜電計放置在屏蔽室中。
[0007] 本發明還提供了一種脈沖電容器重復充放電的注入電荷測量方法，其目的在于， 解決現有方法中存在的操作復雜、需要加電壓W致對樣品造成損害的技術問題。
[000引按照本發明的另一方面，提供了一種脈沖電容器重復充放電的注入電荷測量方 法，是使用上述的測量裝置實現，所述方法包括W下步驟：
[0009] (1)將進行過重復充放電的待測脈沖電容器短路3至5分鐘，將其放置于恒溫恒濕 箱中，并將其正負極分別與接線端電連接。并通過導線將待測脈沖電容器表面接地，將表面 電流引入地；
[0010] (2)將恒溫恒濕箱的溫度設置為601：至100。將濕度設置為20%至40%;
[0011] (3)將恒溫恒濕箱中的脈沖電容器在步驟（2)設定的溫度和濕度下保持2小時W 上；
[001引 （4)閉合繼電器，W使脈沖電容器通過放電電阻進行放電，并產生放電電流id，此 時靜電計對放電電流id進行測量，并將測量結果傳送至與其相連的計算機；
[0013] (5)在放電結束后，此時重復充放電試驗對脈沖電容器注入的電荷已經完全釋放， 采用公式
【主權項】
1. 一種脈沖電容器重復充放電的注入電荷測量裝置，包括恒溫恒濕箱（I)、繼電器 (2) 、放電電阻（3)、以及靜電計（4)，其特征在于： 恒溫恒濕箱（1)上設有兩個接線端（5)和（5'），用于分別與待測脈沖電容器的正負極 電連接，恒溫恒濕箱（1)的接線端（5)與繼電器（2)的一端電連接，接線端（5'）與靜電計 (4)的接地端電連接，并接地； 繼電器（2)、放電電阻（3)以及靜電計（4)順次串聯連接； 靜電計（4)的數據輸出端與外部計算機相連，用于由外部計算機記錄靜電計（4)的讀 數。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，恒溫恒濕箱（1)、繼電器（2)、放電電阻 (3) 、以及靜電計（4)放置在屏蔽室中。
3. -種脈沖電容器重復充放電的注入電荷測量方法，是使用權利要求1至2所述的測 量裝置實現，其特征在于，所述方法包括以下步驟： (1) 將進行過重復充放電的待測脈沖電容器短路3至5分鐘，將其放置于恒溫恒濕箱 中，并將其正負極分別與接線端電連接。并通過導線將待測脈沖電容器表面接地，將表面電 流引入地； (2) 將恒溫恒濕箱的溫度設置為60 °C至100 °C，將濕度設置為20 %至40 % ; (3) 將恒溫恒濕箱中的脈沖電容器在步驟（2)設定的溫度和濕度下保持2小時以上； (4) 閉合繼電器，以使脈沖電容器通過放電電阻進行放電，并產生放電電流id，此時靜 電計對放電電流id進行測量，并將測量結果傳送至與其相連的計算機； (5) 在放電結束后，此時重復充放電試驗對脈沖電容器注入的電荷已經完全釋放，采用 公式Gs = rft計算脈沖電容器注入的電荷Qs，其中t表示從放電開始至放電結束所持 續的時間。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，還包括在步驟（4)之前、步驟（3)之后，對 靜電計在其所使用的量程下進行調零的步驟。
【專利摘要】本發明公開了一種脈沖電容器重復充放電的注入電荷測量裝置和方法。該方法將進行過重復充放電試驗的脈沖電容器置于高于重復充放電試驗溫度50℃以上的環境中對其加熱，刺激注入電荷脫陷并通過放電電阻Rs釋放。采集放電電流并對電流進行積分，即可獲得重復充放電試驗對脈沖電容器的注入電荷。本發明還提供實現上述方法的裝置，主要包括恒溫恒濕試驗箱、放電電阻、繼電器和靜電計。本發明試驗裝置簡單、測量方法便捷、可操作性強，對樣品尺寸要求低，對被測樣品不存在損壞，且無需加電壓，安全可靠。
【IPC分類】G01R29-24
【公開號】CN104880617
【申請號】CN201510328993
【發明人】李化, 王文娟, 林福昌, 李智威, 李浩原, 王博聞, 黃想
【申請人】華中科技大學
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月15日