CN110018335A - 一种多波形雷电发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多波形雷电发生器，属于波形发生器技术领域，包括发生器本体，发明发生器本体内设置有单次回击主回路、多次回击快充单元、触摸屏控制单元和峰值采集测量单元，发明单次回击主回路包括恒流充电单元一、储能单元、放电开关、调波单元、电流线圈和分压器，发明多次回击快充单元包括恒流充电单元二、储能电容和快充开关，发明发生器本体前侧安装有触摸屏，发明触摸屏通过电线与发明触摸屏控制单元连接，本发明结构新颖，可产生多个瞬态脉冲波形，集成度高，降低了设备开发成本。

Description

一种多波形雷电发生器

技术领域

本发明涉及一种多波形雷电发生器，属于波形发生器技术领域。

背景技术

雷电间接效应试验指雷电放电时，由于大电流所产生的电磁场会对周边存在的仪器、线路等造成感应效应，使周边线路感应出一个较大的电压或者电流，这些感应出来的浪涌电流或者电压会导致线路上所连接的仪器、设备产生间接效应的损坏。目前普通雷电模拟器只能输出1种或者2种波形，且都是单一的电流或者电压波。一般暴露在雷雨天气的飞机、导弹、军用装备等容易遭受雷击，按照不同的雷电现象及雷电与装备之间的耦合方式，可在装备内部的电子仪器及线缆束上感应出不同的波形，这些波形在标准RTCA-DO160G版标准进行了规定，包括从波形1到波形6共6类波形，其中波形3分为1MHz和10MHz 2种波形。

对于雷电感应效应的多达6类8种波形，一般普通雷电模拟器需要分为多台发生器来实现，具有系统集成度低，生产成本高，测试过程需要切换发生器、操作麻烦等问题，所述现在需要一种多波形雷电发生器来解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题克服现有的缺陷，提供一种多波形雷电发生器，可以有效解决背景技术中的问题，本发明结构新颖，可产生多个瞬态脉冲波形，集成度高，降低了设备开发成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种多波形雷电发生器，包括发生器本体，所述发生器本体内设置有单次回击主回路、多次回击快充单元、触摸屏控制单元和峰值采集测量单元，所述单次回击主回路包括恒流充电单元一、储能单元、放电开关、调波单元、电流线圈和分压器，所述多次回击快充单元包括恒流充电单元二、储能电容和快充开关，所述发生器本体包括柜体一和柜体二，所述柜体一前侧安装有触摸屏，所述触摸屏通过电线与所述触摸屏控制单元连接。

进一步而言，所述恒流充电单元一包括高压变压器、可控硅模块、恒流控制单元和保护电阻。

进一步而言，所述储能单元为脉冲无感电容器组，所述放电开关为SCR快速电子开关，所述调波单元包括调波电阻、调波电感和多个切换开关。

进一步而言，所述点电流线圈和所述分压组分别通过电线与所述触摸屏连接。

进一步而言，所述恒流充电单元二充电方式为调压器恒压充电方式。

进一步而言，所述储能电容为大容量储能电容，所述快充开关为IGBT高压大功率电子开关。

本发明有益效果：

本发明采用一台设备可产生多个瞬态脉冲波形，集成度高，降低了设备开发成本；发生器采用高压开关自动切换波形，仅需要在触摸屏上操作即可实现8种波形的切换；发生器本体内置双路充电电源，实现实现1-25个脉冲连续输出，且首波幅值和后续波形幅值可根据需求随意调整；由于发生器本体包括机柜一和机柜二两台机柜，因此可根据单波形输出和多波形输出选择使用机柜。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1是本发明原理电性连接图。

图2是本发明立体图。

图3是本发明主回路电路图。

图4是本发明原理图。

图中标号：1、发生器本体；2、单次回击主回路；3、多次回击快充单元；4、触摸屏控制单元；5、峰值采集测量单元；6、触摸屏；7、柜体一；8、柜体二。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-2所示，一种多波形雷电发生器，包括发生器本体1，其特征在于：发生器本体1内设置有单次回击主回路2、多次回击快充单元3、触摸屏控制单元4和峰值采集测量单元5，单次回击主回路2包括恒流充电单元一、储能单元、放电开关、调波单元、电流线圈和分压器，多次回击快充单元3包括恒流充电单元二、储能电容和快充开关，发生器本体1包括柜体一7和柜体二8，柜体一7前侧安装有触摸屏6，所述触摸屏6通过电线与所述触摸屏控制单元4连接。

恒流充电单元一包括高压变压器、可控硅模块、恒流控制单元和保护电阻，因此通过控制单元能实现对储能电容的恒流充电，并且最高充电电压可达10kV；储能单元为脉冲无感电容器组，因此可通过切换使用不同的电容量，用以满足不同的波形需求，放电开关为SCR快速电子开关，因此可满足W1，W4，W5A，W5B等波形的测试要求，调波单元包括调波电阻、调波电感和多个切换开关；点电流线圈和分压组分别通过电线与触摸屏6连接，主要用来测量输出的电流和电压波形，通过峰值采集单元进行采集，并输出到触摸屏显示；恒流充电单元二充电方式为调压器恒压充电方式，可以较快速且稳定的将大容量的储能电容充满；储能电容为大容量储能电容，在连续输出14个后续脉冲后仍然能保持有80％以上电压，快充开关为IGBT高压大功率电子开关，因此按照一定的时间对主电容进行快速充电。

如图2所示，多波形主回路实现原理：根据不同的波形所需的电容量不同，将电容组分为3组(C1、C2、C3)，所有波形共用放电开关KD，选择的波形和测试模式可通过开关K4-K9进行切换，为达到最大利用率，使用不同的调波回路进行波形的调节，比如波形4，在进行针脚注入模式时使用L1、R1和并联电阻R10进行波形输出，此时R10约为1Ω，电容器充电10kV时可输出2500V的5Ω或者1Ω阻抗，当进行电缆束测试时，此时对电流波形无要求，可通过调整调波回路电阻，使用L2、R2和并联电阻R11实现更高电压的输出，此时电容充电10kV，可输出电压波形最高达4kV以上，其他波形按照同样的思路，可以实现电缆束测试时更高的电压或者电流幅值输出。

如图3-4所示，多次回击功能的实现原理：多次回击功能的实现多波形发生器的基本原理是采用对电容器的充放电实现脉冲波形输出的模式，主要分为三个部分，即充电回路、放电回路和控制三个部分。充电回路、放电回路分别与控制部分相连。充电回路为恒流模块HVDC、充电开关Kp等组成；放电回路由电容器组C、放电开关Kd、调波电阻R1、调波电感L1，波形切换开关K等构成；控制部分主要由控制单元模块分别与充电回路各部件和放电回路各部件连接构成。发生器在进行单次回击试验时，HVDC0和C0不充电Kp处于断开状态，控制单元控制HVDC以恒定的电流对储能电容C进行充电，当充电电压达到设定值时，触发开关kd动作，通过预先选择好的波形开关k，将电荷通过R1和L1放电，放电的脉冲电流流过被测设备EUT，达到试验测试的目的。

在进行多次回击试验时，HVDC0对C0充电至设定值，该设定值可满足多次回击的后续脉冲输出，首波输出同单次回击相同，利用HVDC对C充电实现。放电时，首先触发Kd开关实现首波输出，然后闭合Kp，使大容量的C0在较短的时间内(50ms内)将电容C充满，然后再通过触发开关Kd放电，连续执行该动作可满足在1.5s内放电次数达到14次。满足标准对于多次回击的要求。

以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种多波形雷电发生器，包括发生器本体(1)，其特征在于：所述发生器本体(1)内设置有单次回击主回路(2)、多次回击快充单元(3)、触摸屏控制单元(4)和峰值采集测量单元(5)，所述单次回击主回路(2)包括恒流充电单元一、储能单元、放电开关、调波单元、电流线圈和分压器，所述多次回击快充单元(3)包括恒流充电单元二、储能电容和快充开关，所述发生器本体(1)包括柜体一(7)和柜体二(8)，所述柜体一(7)前侧安装有触摸屏，所述触摸屏(6)通过电线与所述触摸屏控制单元(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种多波形雷电发生器，其特征在于：所述恒流充电单元一包括高压变压器、可控硅模块、恒流控制单元和保护电阻。

3.根据权利要求1所述的一种多波形雷电发生器，其特征在于：所述储能单元为脉冲无感电容器组，所述放电开关为SCR快速电子开关，所述调波单元包括调波电阻、调波电感和多个切换开关。

4.根据权利要求1所述的一种多波形雷电发生器，其特征在于：所述点电流线圈和所述分压组分别通过电线与所述触摸屏(6)连接。

5.根据权利要求1所述的一种多波形雷电发生器，其特征在于：所述恒流充电单元二充电方式为调压器恒压充电方式。

6.根据权利要求1所述的一种多波形雷电发生器，其特征在于：所述储能电容为大容量储能电容，所述快充开关为IGBT高压大功率电子开关。