雷電沖擊模擬裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電涌保護器測試技術領域，尤其涉及一種雷電沖擊模擬裝置。
【背景技術】
[0002]雷電是自然界中的一種自然放電現象。雷電發生后，通過靜電感應和電磁感應的作用，通信線路中將形成雷電過電壓。雷電沖擊模擬裝置主要應用于模擬雷電流的發生器，以產生大電流長持續時間的脈沖電流波形，主要用于模擬I級雷電(直接雷電)電流波形10/350 μ s，飛機直接雷電效應測試波形A分量、D分量，以及功率電源10/1000 μ s等長波尾波形的發生器。
[0003]目前市場上的雷電沖擊模擬裝置主要有兩種，一種是基于傳統技術的CRL放電回路，另一種是使用間隙型Crowbar開關進行延長波尾的Crowbar放電回路，
第一種方案原理如附圖1所示，使用傳統的CRL放電回路，即通過大電容儲能，瞬間通過電感和調波電阻釋放，形成大電流的輸出波形，但該方法主要依靠回路中的電阻R形成過阻尼放電回路，回路阻抗大，缺點是需要大容量的儲能電容C，
第二種方案如附圖2所示，其大大降低了儲能電容的容量，其工作原理如圖2所示，主電容器C充滿電后，首先觸發Gl開關，當放電電流達到峰值時，高壓脈沖發生器輸出高壓點火信號擊穿G3并使G2導通，此時G2開關將電容C、電阻Rl短路，電感LI電流最大通過被試品EUT、間隙開關G2構成續流泄放回路，受EUT和回路阻抗的影響，L上的電荷緩慢釋放，從而實現流過EUT的長持續時間波形。
[0004](1)、發生器的控制更復雜，需要同時控制兩套發生器(雷電沖擊模擬裝置和沖擊電壓發生器)的觸發系統，使沖擊電壓發生器延后沖擊電流一定的時間，時間控制要準確，否則容易出現放電失敗現象，控制難度大；
(2)、多個球距控制，整套系統需要控制除本套觸發器外，需要控制G2三球運動和G3的耦合球隙，以及沖擊電壓發生器本體的觸發球隙，協調難度大；
(3)、調試波形困難，波尾長度是由Crowbar儲能電感LI大小控制，但不同的被試品其負載阻抗不同，導致波尾持續時間波動較大。
【發明內容】
[0005]本發明目的是提供一種雷電沖擊模擬裝置，該雷電沖擊模擬裝置可利用較小的電容實現輸出長波尾波形，可應用于I類雷電波形10/350US，陡波沖擊電流波形Ι/lOus，長波尾沖擊電流波10/1000 μ s，以及直接雷電(或間接雷電)效應波形的A波(6.4/69 μ s)、D波(3.2/34.5 μ s)，提高電容利用效率。
[0006]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:一種雷電沖擊模擬裝置，包括充電單元、儲能單元、間隙開關單元、至少一個第一調波電阻、第二調波電阻、電感、非間隙型自適應Crowbar開關單元和待測物載臺，所述充電單元連接到儲能單元，串聯的非間隙型自適應Crowbar開關單元、第二調波電阻與儲能單元并聯且位于電感與串聯連接的間隙開關單元、第一調波電阻之間；
所述間隙開關單元包括間隔排列的高壓電容側導電盤、高壓電感側導電盤和低壓導電盤，此高壓電容側導電盤、高壓電感側導電盤和低壓導電盤之間通過絕緣支撐桿定位連接，一電容側放電球安裝于高壓電容側導電盤上，一電感側放電球安裝于高壓電感側導電盤上，所述電容側放電球與電感側放電球相向設置且之間留有間隙；
所述非間隙型自適應Crowbar開關單元包括高壓快速脈沖半導體組件和支撐架，所述高壓快速脈沖半導體組件由第一二極管、第二二極管和連接板組成，此第一二極管、第二二極管分別安裝于連接板上、下側且與連接板電連接的第一二極管、第二二極管各自一端的極性相反，所述連接板位于第一二極管、第二二極管上、下側的中部固定有一換向轉軸，此換向轉軸兩端均通過軸承座安裝于支撐架上；
所述第一二極管、第二二極管中一個二極管另一端連接到第二調波電阻一端，所述第一二極管、第二二極管中另一個二極管另一端連接到待測物載臺的低壓端和間隙開關單元的低壓導電盤；
所述間隙開關單元的高壓電感側導電盤連接到電感一端和第二調波電阻另一端，所述間隙開關單元的低壓導電盤連接到待測物載臺的低壓端，所述電感另一端作為用于連接待測物載臺的高壓端的高壓輸出端。
[0007]上述技術方案進一步改進的技術方案如下:
1.上述方案中，所述電容側放電球、電感側放電球均為半球形狀。
[0008]2.上述方案中，所述第一調波電阻為線狀電阻。
[0009]3.上述方案中，所述儲能單元由若干個并聯的電容器單元組成，所述第一調波電阻的數目與電容器單元的數目相等，每個電容器單元與一個第一調波電阻串聯。
[0010]由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點:
1.本發明雷電沖擊模擬裝置，其波形輸出效率高與現有的RCL放電回路相比，可大幅度提高電容利用率，用較少的電容可以實現更大的長波尾波形。按照以C=40uF，充電電壓為10kV為例，使用現有放電回路形成10/350波形，需要回路電阻Rl約14 Ω，調波電感LI約30uH，可輸出約7kA的10/350us波形，而使用本發明通過調波電阻Rl=0.5 Ω，調波電感10uH，波尾電阻20ι?Ω (見下圖)。可輸出約100kA10/350us波形。
[0011]2.本發明雷電沖擊模擬裝置，其操作簡單，減少試驗失敗率，克服了現有間隙型Crowbar技術使用三間隙開關結構，必須配套一臺高電壓沖擊電壓發生器來進行三間隙開關的觸發導通，其輸出電壓一般高于主電流發生器的充電電壓的2倍且穩定性比較差等缺陷，其采用本發明非間隙型自適應Crowbar開關單元包括高壓快速脈沖半導體組件和支撐架，所述高壓快速脈沖半導體組件由第一二極管、第二二極管和連接板組成，無需另外的沖擊電壓發生器，發生器避免了出現失控現象，成功率幾乎為100%。
[0012]3.本發明雷電沖擊模擬裝置，其輸出波形光滑、峰值無震蕩，現有技術中G2開關的導通需要高電壓的沖擊電壓發生器來進行觸發，而該部分能量會疊加在放電回路中，將導致在波峰處形成震蕩，而本發明開關不會形成峰值震蕩，波形比較光滑。
【附圖說明】
[0013]圖1是現有技術雷電沖擊模擬裝置原理示意圖一； 圖2是現有技術雷電沖擊模擬裝置原理示意圖二；
圖3是本發明雷電沖擊模擬裝置電氣原理示意圖；
圖4是本發明雷電沖擊模擬裝置中電容器放電電流波形(leap);
圖5是本發明非間隙型自適應Crowbar開關單元反饋電流波形(Id1de)；
圖6是本發明雷電沖擊模擬裝置中被試品實際流過的電流波形；
圖7是本發明雷電沖擊模擬裝置結構示意圖；
圖8是本發明雷電沖擊模擬裝置局部結構示意圖一；
圖9是本發明雷電沖擊模擬裝置局部結構示意圖二；
圖10是本發明雷電沖擊模擬裝置局部結構示意圖三；
圖11是本發明雷電沖擊模擬裝置輸出波形圖。
[0014]以上附圖中:1、充電單元；2、儲能單元；211、電容器單元；3、間隙開關單元；4、第一調波電阻；5、第二調波電阻；6、電感；7、非間隙型自適應Crowbar開關單元；8、待測物載臺；9、高壓電容側導電盤；10、高壓電感側導電盤；11、低壓導電盤；12、絕緣支撐桿；13、電容側放電球；14、電感側放電球；15、高壓快速脈沖半導體組件；151、第一二極管；152、第二二極管；153、連接板；16、支撐架；17、換向轉軸；171、定位孔；18、軸承座。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述:
實施例:一種雷電沖擊模擬裝置，包括充電單元1、儲能單元2、間隙開關單元3、至少一個第一調波電阻4、第二調波電阻5、電感6、非間隙型自適應Crowbar開關單元7和待測物載臺8，所述充電單元I連接到儲能單元2，串聯的非間隙型自適應Crowbar開關單元7、第二調波電阻5與儲能單元2并聯且位于電感6與串聯連接的間隙開關單元3、第一調波電阻4之間；
所述間隙開關單元3包括間隔排列的高壓電容側導電盤9、高壓電感側導電盤10和低壓導電盤11，此高壓電容側導電盤9、高壓電感側導電盤10和低壓導電盤11之間通過絕緣支撐桿12定位連接，一電容側放電球13