[发明专利]一种用于脉冲电流注入试验系统的感性耦合模型

权利要求书

1.一种用于脉冲电流注入试验系统的感性耦合模型，包括用于产生高压脉冲的脉冲源、脉冲源到耦合装置之间的传输线、耦合装置初级回路、耦合装置次级回路和耦合装置注入回路，其特征是：所述脉冲源的信号经过传输线输入到耦合装置初级回路，耦合装置初级回路中线圈沿磁芯轴向方向绕制，耦合装置初级回路中的能量激励磁芯的磁通，并在耦合装置次级回路的受试线缆上产生脉冲电流，并通过受试线缆传输到耦合装置注入回路中，从而实现脉冲电流的注入过程。

2.根据权利要求1所述的用于脉冲电流注入试验系统的感性耦合模型，其特征是：所述耦合装置初级回路为包含结构参数在内的耦合装置初级回路，包含结构参数在内的耦合装置初级回路为磁芯初级绕组，包括绕线电阻、寄生电容及寄生电感三项杂散参数和初级绕组自电感，由于绕组中的绕线到金属外壳的距离相等，所以绕组所产生的寄生电容与寄生电感采取大地上单根输电线公式进行估算，即

式中，L_wd为绕线的寄生电感，C_wd为绕线寄生电容，R_wd为绕线的电阻，l_wd为绕线长度，r_wd为绕线半径，h_wd为初级绕组距离外壳的距离；

初级绕组自电感主要由磁芯复磁导率、绕组结构决定，如下式所示：

式中为磁芯复磁导率；L₀为绕组空心电感，即同样绕组结构但磁芯位置为真空时的电感，在感性耦合装置的结构中，绕组空心电感L₀由下式求得：

式中N₁为初级绕组匝数；l_f为磁芯厚度；r_f1为磁芯内半径；r_f2为磁芯外半径，在已知磁芯材料和绕组结构的情况下，直接求得自电感；在未知时，通过测量入口阻抗并采用去嵌入法求得。

3.根据权利要求1所述的用于脉冲电流注入试验系统的感性耦合模型，其特征是：所述耦合装置次级回路包括次级绕组的自电感和漏电感，对于感性耦合装置的脉冲变压器模型，初级匝数为N₁，次级匝数为N₂取1，由于次级空气隙很大，因此主要考虑次级漏感，为简化计算，认为磁性材料为漏磁积分计算的边界，漏电感可由下式进行计算：

式中，r_f1为磁芯内半径，l_f为磁芯厚度，r_w为被注入线缆的半径，初级绕组电感，次级绕组电感与互感之间有以下关系：

式中N₁为初级绕组的匝数，N₂为次级绕组的匝数，为磁阻，由公式(14)可知无需知道磁阻即可通过初级绕组电感计算出次级绕组自感和互感。

4.根据权利要求1所述的用于脉冲电流注入试验系统的感性耦合模型，其特征是：所述耦合装置注入回路表示被注入线缆在耦合装置之外的部分及两端的负载，分别用两端传输线和Z_L1和Z_L2进行表示，在对感性耦合装置的耦合过程进行解析求解时，可将感性耦合装置部分用链参数矩阵形式表示，传输线、绕组杂散参数和磁芯耦合过程的链参数矩阵可分别表示为Φ_TL、Φ_WD和Φ_FC；

各链参数矩阵分别为：

根据以上链参数矩阵，得到感性耦合装置首末端电压电流关系为：

5.根据权利要求1所述的用于脉冲电流注入试验系统的感性耦合模型，其特征是：所述感性耦合装置的外尺寸为750mm×185mm×185mm，磁芯内直径为90mm。