[实用新型]一种高压方波发生器

说明书

技术领域

本实用新型属于电力系统，具体讲涉及一种高压方波发生器。

背景技术

电力系统中，为了检验电力设备耐受雷击过电压和操作过电压的能力，需要在出厂时进行冲击电压耐受试验，所以全国各大高压实验室都具备高压冲击电压发生器以及冲击电压分压器、二次测量仪器等测量设备。其中雷电全波的波前时间为(0.84-1.56)μs、陡波波前时间<0.5μs、雷电截波的波前截断时间也需<0.5μs，这就需要测量用分压器具备良好的暂态响应特性，否则会导致很大的测量误差以及波形畸变。因此，在冲击分压器出厂或进行校准时需对其进行高频响应特性试验标定。目前冲击分压器的频带范围不断扩展，分压比不断扩大，传统的频率响应法因缺少高频高压正弦电源而不能使用，需用方波发生器对分压器进行阶跃波响应特性试验。为准确测量分压器高频响应特性，要求方波发生器具有较高的幅值、较宽的脉宽、ns级的上升沿（或下降沿）。

通常使用的是基于汞润开关的方波发生器，这类发生器的优点是：使用方便，重频特性好，方波上升时间可以达到ns级，能够满足阶跃波响应试验的要求，但汞润开关耐压有限，普通汞润开关只能产生（100～300）V的低压方波。而随着电压等级的提高，冲击分压器的分压比不断增大，低压方波信号施加于分压器高压侧时，在其低压侧测量得到的信号相当微弱，易受周围电磁干扰，在测量数字示波器上无法分辨，更加不能进行分析计算。另外，对于采用脉冲形成线或Marx电路，并经陡化开关原理设计的脉冲发生器，其输出方波的上升时间虽然可做到很短（几ns甚至ps级），且幅值也可达数十千伏，但其输出脉宽很短，通常只有数百ns，而且抖动较大。由于冲击电阻分压器的稳定时间一般在200ns左右，弱阻尼分压器的稳定时间更长，因此脉宽过小不能计算得到分压器的确切稳定时间，而且抖动较大时无法分辨测量结果波形中的振荡是由电源带来的还是分压器本身的暂态响应。

近年来，各研究学者尝试用固体开关代替气体放电开关作为主开关进行方波发生器的研究，固体开关以MOSFET和雪崩三极管为主，这类固体开关具有通断稳定、重复性好的优点，但其耐压较低、通流能力较差。以MOSFET为主开关的方波发生器，因MOSFET管导通速度较慢，其输出方波的前（后）沿较缓，不适用于电容值较大的容性负载；以雪崩三极管为主开关的方波发生器，因雪崩管通流能力较差，其输出方波脉宽窄，且当容性负载的电容值较大时，方波前沿（或后沿）变缓，且雪崩管易因过流烧毁。因此，使用上述类型的方波发生器，较难方便、全面、可靠的对分压器阶跃波响应进行校准。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种高压方波发生器，针对目前用于电力系统中冲击电压分压器阶跃波响应试验的方波发生器在波形、重复性、稳定性等方面存在的问题，在设计原理及思路上进行了改进，使其幅值可调（300-1000）V，脉宽可调（10-220）μs，下降时间<5ns的高压方波信号，该装置重复性好、性能稳定、使用方便、便于携带，可用于冲击分压器阶跃波响应试验。

本实用新型的目的是采用下述技术方案实现的：

一种高压方波发生器，其改进之处在于，所述发生器包括高压直流源、电阻、储能电容、触发脉宽调节模块、上升沿电路、下降沿电路和同步控制触发模块；所述上升沿电路包括固体开关MOSFET和光耦隔离驱动电路；所述下降沿电路包括固体开关MOSFET电路与雪崩三极管串；

所述高压直流源、电阻、储能电容、触发脉宽调节模块、固体开关MOSFET和光耦隔离驱动电路和雪崩三极管串依次连接；

所述高压直流源为直流模块电源；

所述储能电容为高压薄膜脉冲电容器。

优选的，所述触发脉宽调节模块包括外触发电路和脉宽调节电路。

优选的，所述电阻包括直流充电电阻、限流阻尼电阻、均压电阻和阻尼电阻。

优选的，所述固体开关MOSFET电路与雪崩管串联电路形成并联支路，同步触发模块发出触发MOSFET和雪崩三极管的触发信号，两种开关采用过电压脉冲变压器隔离驱动，并通过调节同轴电缆的长度实现两种开关导通的先后顺序，由MOSFET开关先行导通再控制雪崩三极管导通。

优选的，所述发生器采用电子器件，元器件和模块集成在全屏蔽的金属盒中，电源和测量电缆通过盒上的端口相连，使用过程中接通电源调节直流模块的输出电压即可。

与现有技术比，本实用新型的有益效果为：