[发明专利]开关电器弧后介质恢复强度纳秒连续脉冲测量装置及方法

权利要求书

1.开关电器弧后介质恢复强度纳秒连续脉冲测量装置，其特征在于：包括串联的电容(C₀)和电感(L₀)，电感(L₀)上连接有并联的主开关(K₁)和引弧开关(K₂)，主开关(K₁)和引弧开关(K₂)与辅助开关(Sa)相连，所说的引弧开关(K₂)与辅助开关(Sa)之间还串联有引弧电阻(R₃)，辅助开关(Sa)通过同轴分流器(6)与试品开关(7)相连；同轴分流器(6)还与分闸控制电路(8)、过零检测电路(9)相连接，分闸控制电路(8)根据同轴分流器(6)提供的电流信号，为辅助开关(Sa)和试品开关(7)提供分闸信号；过零检测电路(9)与主控单片机(10)相连，为主控单片机(10)提供测量电路电流过零信号；主控单片机(10)与驱动电路(12)相连，驱动电路(12)提供开断信号给高压电子开关(2)；高压电子开关(2)的另一输入端与高压直流源(1)相连，高压电子开关(2)的输出端经充电电阻(R₁)接脉冲形成电路(3)，脉冲形成电路(3)的输出端接同轴电缆(11)及匹配电阻(R₂)，匹配电阻(R₂)的高压端接试品开关(7)，电容分压器(4)的两端与试品开关(7)并联连接，所说的匹配电阻(R₂)与电容分压器(4)之间还串联有隔直电容(C_d)，电容分压器(4)的输出信号连接到峰值检测电路(5)，峰值检测电路(5)的输出信号连接到主控单片机(10)的A/D输入端口，主控单片机(10)的输出控制信号接峰值检测电路(5)的放电控制端。

2.根据权利要求1所述的开关电器弧后介质恢复强度纳秒连续脉冲测量装置，其特征在于：所说的脉冲形成电路(3)包括与高压电子开关(2)相连接的振荡电感(L_d)，振荡电感(L_d)与阻尼电阻(R_d)及储能电容(C_c)串连，放电电阻(R_f)与储能电容(C_c)和阻尼电阻(R_d)并联，放电电阻(R_f)的非接地端与同轴电缆(11)相连。

3.根据权利要求1所述的开关电器弧后介质恢复强度纳秒连续脉冲测量装置，其特征在于：所说的峰值检测电路(5)包括与电容分压器(4)相连接的第一运算放大器(U₁)以及与第一运算放大器(U₁)输出端相连接的电阻(R₇)、二极管(D₁)和保持电容(C_b)构成的充电保持电路，保持电容(C_b)的两端并联有三极管(T₁)和放电电阻(R₄)，三极管(T₁)的基极通过基极电阻(R₅)、电源上拉电阻(R₆)与主控单片机(10)的I/O端口相连，第二运算放大器(U₂)的正端接二极管(D₁)的输出端，第二运算放大器(U₂)的负端接第二运算放大器(U₂)的输出端，且第二运算放大器(U₂)的输出端还与主控单片机的A/D端口相连。

4.根据权利要求1所述的开关电器弧后介质恢复强度纳秒连续脉冲测量装置，其特征在于：所说的辅助开关(Sa)采用两只灭弧室串联，以便获得快于试品开关(7)的恢复过程。

5.一种根据权利要求1所述的开关电器弧后介质恢复强度纳秒连续脉冲测量装置的脉冲测量方法，其特征在于：由电感(L₀)和电容(C₀)组成的工频振荡回路构成试验电流源，实验开始前，辅助开关(Sa)和试品开关(7)处于闭合状态，主开关(K₁)和引弧开关(K₂)处于分闸状态，选择脉冲电源(1)的幅值及高压电子开关(2)的开关频率，调节脉冲形成电路(3)的参数即调整试验脉冲的前沿上升速度，实验开始后，首先闭合引弧开关(K₂)，电容(C₀)通过引弧电阻(R₃)放电，引弧电流在几十至一百安之间变化，且近似为一直流，在引弧电流流通期间，试品开关(7)和辅助开关(Sa)同时打开，此时在试品开关(7)的触头之间产生电弧，根据实验需要，选择主开关(K₁)，在回路中产生了交流振荡电流，当正弦电流过零时，试品开关(7)中的电弧被熄灭，同时，同轴分流器(6)的电流过零信号传送到过零检测电路(9)，产生触发信号，主控单片机(10)接到触发信号后，输出脉冲驱动高压电子开关(2)开通，高压脉冲通过充电电阻(R₁)，脉冲形成电路(3)，同轴电缆(11)，隔直电容(C_d)将高压脉冲施加于试品开关(7)的触头两端，并通过电容分压器(4)的低压臂将脉冲信号馈入峰值检测电路(5)后输出到主控单片机(10)的A/D输入端口，经转换后存储于主控单片机(10)的存贮区，经A/D转换结束后，主控单片机(10)发出高电平，控制峰值检测电路(5)放电，准备下次脉冲试验周期的峰值检测，在试验结束后主控单片机(10)中的存储数据经通信端口上传微型计算机，根据实验需求，设定脉冲频率和周期，主控单片机(10)不断触发脉冲，直到完成介质恢复过程的测量。