[发明专利]电感、电阻补偿型电容分压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容分压器，具体涉及一种用于脉冲功率或电力系统的用于纳秒级高压脉冲测量的电感、电阻补偿型电容分压器。

背景技术

目前用于测量冲击高电压的分压器主要有电容式和阻容式两种结构，而纯电容分压器尽管只有幅值误差，但电容分压器本身带有电感，在测量冲击电压时，波头处难免产生高频振荡。阻容并联分压器尽管也可用于脉冲电压的测量，但常用的阻容并联分压器难以满足分压比不变条件，在测量时同样存在波形畸变问题。

采用阻容串联分压的这种电阻型补偿方式，阻尼电阻不能过大，过大的阻尼电阻会使分压器高频响应变差，但小的阻尼电阻可能导致分压器产生较大的波头振荡，频带宽度的问题依然没有得到很好的解决。

发明内容

本发明的目的在于提出一种以电感、电阻补偿方式拓宽分压器测量频带目的的电感、电阻补偿型电容分压器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括通过同轴连接头相连接的高压臂和低压臂，在高压臂上增加用以补偿低压臂的寄生参数效应的补偿电感L₁及补偿电阻R₁，低压臂采用分立元件构成的分压盒，在分压盒内设置有与同轴连接头相连的电容，通过对低压臂阻抗频率特性的精确测量以及通过仿真对低压臂的寄生参数进行拟合，确定高压臂的补偿电感和补偿电阻，从而实现拓宽电容分压器测量频带。

本发明的高压臂采用同轴辐射结构，高压臂的一次侧导体处于中间，植入电极围绕着一次侧导体，二者之间的分布电容构成电容分压器的高压臂，且在一次侧导体与植入电极之间浇注有环氧树脂；在高压臂上增加用以补偿低压臂的寄生参数效应的精密电阻、高频电感线圈与植入电极相连构成高压臂补偿电感L₁及补偿电阻R₁；分压盒为金属屏蔽盒，低压臂的电容C₂采用八个大容值的高频陶瓷电容同轴并联呈辐射结构放置在金属屏蔽盒中。

本发明由低压臂阻抗频率特性出发，确定高压臂的补偿电感和补偿电阻，是实现拓宽电容分压器测量频带的有效方法。为了能够精确测量和标定低压臂的频域响应特性，用以确定高压臂的补偿参数，分压器的低压臂采用了分立元件构成分压盒。分压盒的以上结构特点，能够实现对其阻抗频域特性的精确测量，为高压臂补偿元件参数的确定提供基本的依据。

附图说明

图1是本发明的原理图；

图2是高压臂结构；

图3是低压臂结构；

图4是低压臂的阻抗频响测量及参数拟合；

图5是分压器的脉冲响应仿真。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，由于电介质极化、电极的欧姆电阻、局部放电等消耗能量，低压臂的高频等效模型采用电阻R₂、电感L₂和电容C₂串联电路，如图1所示。图1中，C₁为高压臂电容，L₁、R₁分别为高压臂的补偿电感、补偿电阻。本发明包括通过同轴连接头相连接的高压臂和低压臂，在高压臂上电容C₁的两侧增加用以补偿低压臂的寄生参数效应的补偿电感L₁及补偿电阻R₁，根据电容元件的物理结构及频域响应特性，低压臂采用分立元件构成的分压盒，在分压盒内设置有与同轴连接头7相连的电容C₂，通过对低压臂阻抗频率特性的精确测量，确定高压臂的补偿电感和补偿电阻，从而实现拓宽电容分压器测量频带。电阻R₂、电感L₂是在高频测量中由电容C₂引起的分压盒的寄生参数，为达到以电感、电阻补偿方式拓宽分压器测量频带的目的，本发明根据电路理论，首先确定高压臂的补偿元件参数。

根据图1的电路分析，分压比β满足：