[发明专利]一种无间隙雷电冲击电压发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种雷电冲击电压发生装置，具体涉及一种无间隙雷电冲击电压发生器。

背景技术

随着超特高压输电工程的发展，雷电冲击电压发生器已成为各高电压试验室的重要设备之一，利用雷电冲击电压发生器能对高压设备进行雷电冲击电压试验。在试验中冲击电压波形必须精确，冲击电压幅值过高容易损坏设备，冲击电压幅值过低则达不到试验目的。

如图1所示，传统雷电冲击电压发生器回路依靠击穿空气来传导电压的方式效率低，抗干扰能力差，控制难度大，经常出现空气球隙误动或拒动情况。球隙放电具有分散性，受大气条件、尘土、球面状态等影响，因此用开关器件取代放电球隙，能够提高雷电冲击电压发生器的工作性能，实现灵活简便的控制，在很多试验中具有重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无间隙雷电冲击电压发生器，解决现有的发生装置存在效率低，抗干扰能力差，控制难度大，经常出现空气球隙误动或拒动的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

方案一：一种无间隙雷电冲击电压发生器，包括主边和充电电源相连的供电变压器T，供电变压器T的副边的一端接地，另一端和绝缘栅双极型晶体管VT0的发射极相连，绝缘栅双极型晶体管VT0的集电极和保护电阻r串联，再连接至绝缘栅双极型晶体管VT的发射极，绝缘栅双极型晶体管VT的集电极经过放电电阻rt至充电电容C的正极，充电电容C的负极连接在绝缘栅双极型晶体管VT的发射极，所述充电电容C的正极经过波前电阻rf后连接至高压试品ZX的一端，高压试品ZX的另一端接地，其中所述绝缘栅双极型晶体管VT0的栅极G0和绝缘栅双极型晶体管VT的栅极G均连接至驱动电路。

更进一步的技术方案是，所述充电电容C的负极连接有充电电阻R；所述绝缘栅双极型晶体管VT、放电电阻rt、充电电容C、波前电阻rf和充电电阻R相互连接构成充放电发生组，本无间隙雷电冲击电压发生器包括至少两组依次并联的充放电发生组：每组充放电发生组中绝缘栅双极型晶体管VT（1……n）的发射极均连接至前一充放电发生组的充电电阻R；每组充放电发生组中绝缘栅双极型晶体管VT（1……n）的集电极均连接至前一组充放电发生组中波前电阻rf（1……n）的末端，高压试品ZX连接在最后一组充放电发生组中波前电阻rf（1……n）的末端；每组充放电发生组中绝缘栅双极型晶体管VT（1……n）的栅极G（1……n）均连接至驱动电路。

更进一步的技术方案是，所述驱动电路主要由单片机连接光电耦合回路构成，所述绝缘栅双极型晶体管VT的栅极和发射极之间设有栅极均压回路，所述绝缘栅双极型晶体管VT的集电极和发射极之间设有静态均压回路和动态均压回路。

更进一步的技术方案是，所述栅极均压回路主要由相互串接齐纳二极管DQ和方向二级管DF构成，其中齐纳二极管DQ的负极连接至绝缘栅双极型晶体管VT的发射极，方向二级管DF的负极连接至绝缘栅双极型晶体管VT的栅极。

更进一步的技术方案是，所述静态均压回路主要由连接在绝缘栅双极型晶体管VT的集电极和发射极之间的电阻RT构成，所述动态均压回路主要由电阻RS和二极管DS并联和串接电容CS构成，其中二极管DS的正极连接至绝缘栅双极型晶体管VT的集电极，所述电容CS的一端连接至绝缘栅双极型晶体管VT的发射极。

绝缘栅双极型晶体管缩写IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

方案二：一种无间隙雷电冲击电压发生器，包括主边和充电电源相连接的供电变压器T，供电变压器T的副边一端接地，另一端和可控硅D0的负极相连，可控硅D0的正极串接保护电阻r，再连接至可控硅D的负极，可控硅D的正极经过放电电阻rt至充电电容C的正极，充电电容C的负极连接在可控硅D的负极，所述充电电容C的正极经过波前电阻rf后连接至高压试品ZX的一端，高压试品ZX的另一端接地，其中所述可控硅D0的栅极G0和可控硅D的栅极G均连接至驱动电路。