安裝于高壓電容側導電盤9上，一電感側放電球14安裝于高壓電感側導電盤10上，所述電容側放電球13與電感側放電球14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7包括高壓快速脈沖半導體組件15和支撐架16，所述高壓快速脈沖半導體組件15由第一二極管151、第二二極管152和連接板153組成，此第一二極管151、第二二極管152分別安裝于連接板153上、下側且與連接板153電連接的第一二極管151、第二二極管152各自一端的極性相反，所述連接板153位于第一二極管151、第二二極管152上、下側的中部固定有一換向轉軸17，此換向轉軸17兩端均通過軸承座18安裝于支撐架16上；
所述第一二極管151、第二二極管152中一個二極管另一端連接到第二調波電阻5 —端，所述第一二極管151、第二二極管152中另一個二極管另一端連接到待測物載臺8的低壓端和間隙開關單元3的低壓導電盤11 ;
所述間隙開關單元3的高壓電感側導電盤10連接到電感6 —端和第二調波電阻5另一端，所述間隙開關單元3的低壓導電盤11連接到待測物載臺8的低壓端，所述電感6另一端作為用于連接待測物載臺8的高壓端的高壓輸出端。
[0016]上述電容側放電球13、電感側放電球14均為半球形狀。
[0017]上述第一調波電阻4為線狀電阻。
[0018]上述儲能單元2由若干個并聯的電容器單元211組成，所述第一調波電阻4的數目與電容器單元211的數目相等，每個電容器單元211與一個第一調波電阻4串聯。
[0019]本發明雷電沖擊模擬裝置其工作原理如下:
(1)當電容器C充滿電后，通過放電球隙Gl放電，此時由于電容器上為正電荷，二極管反向截止不導通，放電回路為C-G1-R1-L1-EUT-C，構成閉合的CRL放電回路；
(2)當放電回路電流達到最大值后，此時電容器電壓為零，但回路中由于有電感的存在，因此電感會保持回路的電流使電流流過試品，然后反向為電容充電，但由于二極管的存在會導致電流順著二極管返回電感，構成由L-EUT-R2-D1-L組成的LR放電回路，直至電感能力全部通過R2消耗完，形成持續波尾；
(3)回路輸出波形，其電流測試回路測試點分布圖如附圖3所示，通過回路仿真，可見電容器放電回路電流(leap)，被試品的電流(Ieut)以及通過二極管的反饋電流(Id1de)，見下圖(以 C=40uF，Rl=0.2Ω，Ll=1 μ H，R2=0.02 Ω 為例)
采用本發明雷電沖擊模擬裝置，其波形輸出效率高與現有的放電回路相比，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，見下圖所示，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。
[0020]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，發生器不容易出現失控現象，成功率幾乎為100%。
[0021]現有間隙開關是在開關Gl導通后，通過延時一定的時間觸發沖擊電壓發生器以導通G2，實現在波形峰值處觸發G2，構成放電回路。但如果G2開關觸發時電容器兩端電壓為0，開關觸發的穩定性比較差，容易出現觸發失敗的情況。而使用二極管的Crowbar開關，發生器避免了出現失控現象，成功率幾乎為100%。
[0022]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。
[0023]上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種雷電沖擊模擬裝置，其特征在于:包括充電單元(I)、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)安裝于高壓電容側導電盤(9)上，一電感側放電球(14)安裝于高壓電感側導電盤(10)上，所述電容側放電球(13)與電感側放電球(14)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(7)包括高壓快速脈沖半導體組件(15)和支撐架(16)，所述高壓快速脈沖半導體組件(15)由第一二極管(151)、第二二極管(152)和連接板(153)組成，此第一二極管(151 )、第二二極管(152)分別安裝于連接板(153)上、下側且與連接板(153)電連接的第一二極管(151)、第二二極管(152)各自一端的極性相反，所述連接板(153)位于第一二極管(151)、第二二極管(152)上、下側的中部固定有一換向轉軸(17)，此換向轉軸(17)兩端均通過軸承座(18)安裝于支撐架(16)上； 所述第一二極管(151)、第二二極管(152)中一個二極管另一端連接到第二調波電阻(5)—端，所述第一二極管(151)、第二二極管(152)中另一個二極管另一端連接到待測物載臺(8)的低壓端和間隙開關單元(3)的低壓導電盤(11); 所述間隙開關單元(3)的高壓電感側導電盤(10)連接到電感(6)—端和第二調波電阻(5)另一端，所述間隙開關單元(3)的低壓導電盤(11)連接到待測物載臺(8)的低壓端，所述電感(6)另一端作為用于連接待測物載臺(8)的高壓端的高壓輸出端。2.根據權利要求1所述的雷電沖擊模擬裝置，其特征在于:所述電容側放電球(13)、電感側放電球(14)均為半球形狀。3.根據權利要求1所述的雷電沖擊模擬裝置，其特征在于:所述第一調波電阻(4)為線狀電阻。4.根據權利要求1所述的雷電沖擊模擬裝置，其特征在于:所述儲能單元(2)由若干個并聯的電容器單元(211)組成，所述第一調波電阻(4)的數目與電容器單元(211)的數目相等，每個電容器單元(211)與一個第一調波電阻(4)串聯。
【專利摘要】本發明公開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。本發明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，長波尾沖擊電流波，以及直接雷電效應波形的A波、D波，提高電容利用效率。
【IPC分類】G01R1/28
【公開號】CN105044412
【申請號】CN201510565920
【發明人】趙濤寧, 黃學軍, 張毅, 張響
【申請人】蘇州泰思特電子科技有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年9月8日