冲击电压发生器的设计.doc

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1、冲击电压发生器的设计一、工作原理冲击电压发生器通常都采用Marx回路，如图1所示。图中C为级电容,它们由充电电阻R并联起来,通过整流回路T-D-r充电到V。此时,因保护电阻r一般比R约大10倍,它不仅保护了整流设备,而且还能保证各级电容充电比较均匀。在第1级中g0为点火球隙，由点火脉冲起动；其他各级中g为中间球隙,它们调整在g0起动后逐个动作。这些球隙在回路中起控制开关的作用,当它们都动作后,所有级电容C就通过各级的波头电阻Rf串联起来,并向负荷电容C0充电。此时,串联后的总电容为C/n，总电压为nV。n为发生器回路的级数。由于C0较小，很快就充满电,随后它将与级电容C一起通过各

2、级的波尾电阻Rt放电。这样，在负荷电容C0上就形成一很高电压的短暂脉冲波形的冲击电压。在此短暂的期间内,因充电电阻R远大于Rf和Rt,因而它们起着各级之间隔离电阻的作用。冲击电压发生器利用多级电容器并联充电、串联放电来产生所需的电压，其波形可由改变Rf和Rt的阻值进行调整,幅值由充电电压V来调节，极性可通过倒换硅堆D两极来改变。图1冲击电压发生器回路（Marx回路）二、Simulink设计1、各参数的选取额定电压的选取：取试品电压为110kV，由附录表A10和A3可得，耐受电压为550kV，型号MY110-0.2的标称电容为0.2μF，故冲击电压发生器的标称电压应不低于U1=55

3、0*1.3*1.1/0.85=925.3kV图2发生器的充电回路冲击电容的选取：如不考虑大电力变压器试验和整卷电缆试验，就数互感器的电容较大，约1000pF，冲击电容发生器的对地电容和高压引线及球隙等的电容估计为500pF，电容分压器的电容估计为600pF，则总的负荷电容为：C2=1000+500+600=2100pF电容器选择：从国产脉冲电容器的产品规格中找到MY110—0.2瓷壳高压脉冲电容器比较合适，其电容值为0.2μF，用此种电容器8级串联，标称电压可达880kV，基本可以满足前述要求。每级由2个电容器并联，使冲击电容C1=（2*0.2/8）=0.05μF冲击电压发生器主

4、要参数：标称电压：U1=110*8=880kV冲击电容：C1=0.05μF负荷总电容：C2=0.0021μF2、等效电路图如下图3简化等效图3、计算本试验取Tf=2.2μs，Tt=32.5μs，且不考虑回路电感波前时间Tf=2.2μs=3.24(Rd+Rf)C1C2/(C1+C2)=3.24(Rd+Rf)*0.05μF*0.0021μF/0.0521μF求出Rd+Rf=336.92Ω，同理可计算：半峰值时间Tt=32.5μs=0.693(Rd+Rt)(C1+C2)=0.693(Rd+Rt)*0.0521求出Rd+Rt=900.14Ω，根据Tf、Tt求出各参数后，将Rd、Rf、Rt

5、、C1、C2带入图2中，经过一系列的对比，可选Rd=10Ω，Rf=326.92Ω，Rt=890.14Ω带入图中，查看scope图4C2电压波形图三、程序设计1、源程序Rd=10;Rf=326.92;Rt=890.14;C1=5e-8;C2=2.1e-9;U1=880000;A=1/(C2*C1*(Rd*Rf+Rd*Rt+Rf*Rt));A1=A*(C1*(Rd+Rt)+C2*(Rf+Rt));A2=A;B=A*Rt*C1;num=[B*U1];den=[1A1A2];U2=tf(num,den);impulse(num,den);gridon2、图形如下图表5C2电压波形图四、冲

6、击电压发生器的效率根据公式，η=C1/(C1+C2)=0.05/0.0521=0.9597此值比原估计的效率高，所以所选电容是合适的。五、各参数对波形的影响由Tf=3.24(Rd+Rf)C1C2/(C1+C2)和Tt=0.693(Rd+Rt)(C1+C2)可以看出，①当Rd（或Rf或Rt）增大，其他不变的时候，Tf和Tt都会增大，波头会往后移，波头后部分曲线也会后移。②当C1（或C2）增大，其他不变时，Tf回增大，Tt会减小，故波头会往后移，但波头后部分曲线会往前移。