CN210514413U - 模拟雷击浪涌试验的脉冲发生装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种模拟雷击浪涌试验的脉冲发生装置，通过包括：用于形成1.2/50μs波形的第一脉冲形成单元；所述第一脉冲形成单元包括：放电电容C1、放电电阻R1、多级电容电路、可调节充电电阻R2以及电阻R3；所述电容C1、电阻R1、多级电容电路相互并联；所述电阻R1与多级电容电路之间设有所述可调节充电电阻R2；所述电阻R3与所述多级电容电路、可调节充电电阻R2连接。从而实现了能够通过多级电容电路进行电容量的增减，达到分级调整1.2μs脉冲上升沿时间常数的脉冲形成电路的目的；进而用户根据不同的负载电容，对应减少内部脉冲形成电路的电容，达到无级调整的技术效果。

Description

模拟雷击浪涌试验的脉冲发生装置

技术领域

本申请涉及电子装置设计技术领域，具体而言，涉及一种模拟雷击浪涌试验的脉冲发生装置。

背景技术

浪涌脉冲试验主要是模拟自然界雷击产生的瞬态脉冲以及电网系统中各种原因产生的瞬态脉冲可能对电子电子设备、网络终端设备的绝缘以及元器件造成的损坏。早在80年代，IEC60060就对浪涌脉冲试验进行了定义并给出了基本要求，但是，浪涌脉冲试验首先是在电磁兼容领域和通信领域获得实际应用，作为电磁兼容抗脉冲瞬态干扰项目列入标准，如：IEC61000-4-5， ITU-T-REC-K.44。进入21世纪，浪涌脉冲试验作为对电子电器产品绝缘材料以及结构设计考核的重要项目，为国际电工委员会(IEC)有关“电子电气设备安全”的技术委员会所普遍采用，最新版的IEC60950、IEC60065、IEC60335 以及对应的国家标准GB4943，GB8898，GB4706，GB9706等均引入了浪涌脉冲试验，更引人关注的是光伏组件和光伏逆变器两大光伏产业的安全标准 IEC61730《地面晶体硅光伏组件安全要求》和IEC62109《光伏逆变器安全要求》也都系统引入了浪涌脉冲试验。

无论是电子、信息技术、通信终端产品、互联网终端产品还是光伏组件、光伏逆变器，安全标准提出的浪涌脉冲试验其波形参数与国际基础标准给出脉冲要求相同，均模拟自然界三种雷击脉冲波形：1.2/50μs/10kV，该波形模拟直击雷，电压高，波形窄；10/700μs/5kV，该波形模拟感应雷，电压不如感应雷高，但是波形宽很多，脉冲能量远大于直击雷；10kV/1nF这个脉冲波形模拟户外电视天线感应接收到的雷击，按照国际标准和国家标准给出的模拟电路参数换算，脉冲波形参数是100ms/10kV。

国际标准给出的1.2/50μs脉冲波形如图3所示，从图3中看，该脉冲波形由上升沿以及主脉冲二部分组成，因此，脉冲形成方式不能使用电工行业普遍采用的积分球放电，而是由电阻、电容组成的充电回路和放电电路。国际标准给出的三个波形的基本电路参数如图4及图5所示。

三种脉冲波形的电路元件参数如图6中的表所示。

从图3可以看出，主脉冲发生电路由放电电路C1、R1组成，脉冲上升沿由充电电路R2、C2组成。C1、R1放电回路的时间参数τ1决定了主脉冲的持续时间，R2、C2充电回路的参数τ2决定了脉冲上升沿上升时间。当C1电容通过继电器开关放电时，C1与R1组成放电回路应形成e指数放电波形，服从公式：

代入u＝1/2U，t＝50μs，可得出放电时间常数τ1＝73μs。

虽然不同的R1、C1组合可以得到相同的τ1，形成相同的50μs脉冲持续宽度，但是，从试验结果有效性的角度，还要选择合适的R1和C1。国际标准给出的R1、C1适用于负载开路或负载为高阻值，当输出负载不为开路或较低阻值，则负载必然参与放电过程，影响脉冲参数。显然，负载阻抗低时，为保持相同的时间常数，应该提高C1容量，能为负载输出能量而不影响波形。

同时，R2和C2组成充电回路，形成1.2μs的脉冲上升沿。考虑到充电过程起始部分为e指数充电过程的过渡阶段，既不稳定，也无实际意义，国际标准规定，只计算30％-90％之间的时间间隔，从图1看，为0.72μs，根据e指数充电公式：

对应30％-90％二点的充电时间指数之差为：

而

将T＝1.94以及t＝0.72μs代入(式4)，得出

国际标准规定为R2为13Ω，C2为30nF。

国际上目前已经商品化的浪涌脉冲发生器由于是为电磁兼容应用所设计，只涉及二种脉冲波形，1.2/50μs-8kV+波形锁相，10/700μs-4kV，基本上采用表 1的元件参数。而且是各自独立的，一个脉冲模拟器只产生一个波形，电压也不够高，只有8kV。

显然，以判断产品绝缘系统可靠性以及结构设计的合理性为目的的浪涌脉冲与电磁兼容用浪涌脉冲虽然波形产生的原理相同，但是因以下特定要求而导致电路参数不同：

1.安全标准不要求浪涌脉冲与样品供电电压锁相；

2.安全标准要求的脉冲电压远高于电磁兼容的标准要求，高至少一倍

例如：光伏领域引入浪涌脉冲主要是针对户外用光伏组件和逆变器。波形参数为1.2/50μs/16kV。虽然波形参数相同，但是电压由8kV提高到16kV；

3.由于安全标准要求不同的试验部位，导致负载可能多重性质。在进行浪涌脉冲试验时，电磁兼容抗干扰测量部位是供电相线与中线之间，而产品安全标准涉及的浪涌试验部位为用户可触及的外部金属件与地线之间，这就使得负载特性具有多样性，既有绝缘电阻的电阻性，也会有跨接绝缘的电容性负载。特别是光伏组件的浪涌试验。按IEC61730标准要求，试验时须将光伏组件的正面全面积贴覆铜箔，将浪涌脉冲试验电压一端施加在铜箔极，另一端施加在光伏组件负极。由于光伏组件平板结构的特点，铜箔极对负极会形成很大的分布电容，面积越大，分布电容越大；组件的背膜越薄，分布电容越大，从 20nF-120nF不等。当使用电磁兼容标准IEC61000-4-5的1.2/50μs浪涌脉冲发生器进行此试验时，就会出现以下严重问题：

1.由于形成脉冲前沿的电容C2外部并联了光伏组件分布电容，时间常数τ2就会变大，脉冲上升时间就会延长。外部负载电容越大，脉冲上升时间就越长，以一个2平方米表面积的光伏组件为例，其分布电容大约在120nF，则脉冲前沿就会达到6μs，是标准规定的1.2μs的5倍多。而超长的充电又消耗了放电电容起始放电时的电荷量，导致放电波形尖端畸变。显著变窄。

通过以上阐述，可以看出，目前通用的、按照IEC61000-4-5推荐电路设计的浪涌脉冲发生器并不适用于电子电器、信息产品、通信终端，互联网终端的产品安全试验，更不适用于光伏产品的检测。

针对相关技术中存在的诸多技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种模拟雷击浪涌试验的脉冲发生装置，以解决相关技术中存在的至少一个技术问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种模拟雷击浪涌试验的脉冲发生装置。

根据本申请的模拟雷击浪涌试验的脉冲发生装置包括：

用于形成1.2/50μs波形的第一脉冲形成单元；所述第一脉冲形成单元包括：放电电容C1、放电电阻R1、多级电容电路、可调节充电电阻R2以及电阻R3；

所述电容C1、电阻R1、多级电容电路相互并联；

所述电阻R1与多级电容电路之间设有所述可调节充电电阻R2；

所述电阻R3与所述多级电容电路、可调节充电电阻R2连接。

进一步的，如前述的脉冲发生装置，还包括：充电单元、隔离变压器、继电器控制单元和示波器；

所述充电单元的分别与所述电容C1和隔离变压器电连接；

所述继电器控制单元与所述第一脉冲形成单元电连接；

所述示波器与所述第一脉冲形成单元的脉冲波形输出端连接。

进一步的，如前述的脉冲发生装置，所述多级电容电路包括：六级相互并联的电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26；且所述电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26的电容为 5nF。

进一步的，如前述的脉冲发生装置，所述放电电阻R1为16Ω；所述放电电容C1为5μF。

进一步的，如前述的脉冲发生装置，所述第一脉冲形成单元还包括：继电器J3、继电器J4、继电器J5和转换型继电器J9；

所述继电器J3、继电器J4、继电器J5和继电器J9分别与所述继电器控制单元电连接；

所述继电器J3用于控制所述放电电容C1的充电；

所述继电器J4和继电器J5相互串联，设于所述放电电容C1与可调节充电电阻R2之间的线路中，并用于控制所述放电电容C1的放电；

所述转换型继电器J9的一个静触点连至所述电容C1与电阻R1，所述转换型继电器J9的另一个静触点连至所述电阻R3未与所述多级电容电路连接的一端，所述转换型继电器J9的动触点与所述示波器连接。

进一步的，如前述的脉冲发生装置，所述继电器J3采用真空高压继电器；所述继电器J4和继电器J5采用水银继电器；

所述继电器J4和继电器J5的放电触点对分别并联了一个电阻，且两个电阻的阻值相等。

进一步的，如前述的脉冲发生装置，还包括：驱动延时电路；所述驱动延时电路设有两个，所述继电器控制单元与所述继电器J4和继电器J5之间分别设有一个所述驱动延时电路。

进一步的，如前述的脉冲发生装置，还包括：

电容C3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C4、继电器J1、继电器J6 和继电器J7；

所述继电器J1、继电器J6和继电器J7分别与所述继电器控制单元连接；

所述电容C3、电阻R4和电容C4一端均直连至所述充电单元一极，所述电容C3另一端通过所述继电器J1分别连至所述充电单元另一极与电阻R4；

所述电阻R4与电容C3并联，所述电阻R4一端还连至所述电阻R5的一端；

所述电阻R5另一端还连有电阻R6的一端和电容C4的一端；

所述电阻R6的两端还并联有所述继电器J6；

所述电容C4的一端和电阻R6的另一端还通过所述继电器J7连至所述示波器。

进一步的，如前述的脉冲发生装置，还包括：电阻R7、电容C5、电阻 R8和继电器J2；

所述继电器J2与所述继电器控制单元连接；

所述充电单元的两极还各自连接有所述电阻R7的一端和电容C5的一端；

所述电容C5的另一端通过所述继电器J2分别连至所述电阻R7的另一端和电阻R8的一端；

所述电阻R8的另一端连至所述示波器。

进一步的，如前述的脉冲发生装置，还包括：高压输出控制器、击穿电流采样单元和继电器J8；

所述继电器J8受所述继电器控制单元管控连接，且其中一个触点与多级电容电路连接；

所述高压输出控制器与所述电容C1两端连接；

所述击穿电流采样单元两端分别与所述高压输出控制器和继电器J8的另一个触点连接。

在本申请实施例中，采用一种模拟雷击浪涌试验的脉冲发生装置的方式，通过包括：用于形成1.2/50μs波形的第一脉冲形成单元；所述第一脉冲形成单元包括：放电电容C1、放电电阻R1、多级电容电路、可调节充电电阻R2 以及电阻R3；所述电容C1、电阻R1、多级电容电路相互并联；所述电阻R1 与多级电容电路之间设有所述可调节充电电阻R2；所述电阻R3与所述多级电容电路、可调节充电电阻R2连接。从而实现了能够通过多级电容电路进行电容量的增减，达到分级调整1.2μs脉冲上升沿时间常数的脉冲形成电路的目的；进而用户根据不同的负载电容，对应减少内部脉冲形成电路的电容，达到无级调整的技术效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请一种实施例的脉冲发生装置的电路结构示意图；

图2是根据本申请一种实施例的驱动延时电路的电路结构示意图；

图3是国际标准给出的1.2/50μs脉冲波形示意图；

图4是国际标准给出的10/700μs/5kV脉冲波形的基本电路示意图

图5是国际标准给出的10kV/1nF脉冲波形的基本电路示意图；以及

图6中所示为不同脉冲波形的电路元件参数。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本申请涉及一种模拟雷击浪涌试验的脉冲发生装置，该模拟雷击浪涌试验的脉冲发生装置包括：

用于形成1.2/50μs波形的第一脉冲形成单元6；所述第一脉冲形成单元6 包括：放电电容C1、放电电阻R1、多级电容电路、可调节充电电阻R2以及电阻R3；具体的，所述多级电容电路为可以进行电容大小调整的电路；因而在测试不同的被试样品时，可以根据样品阻容特性逆向对冲调整第一脉冲形成单元6中相应元件构成的充电回路中的电容，确保τ2(其中，τ2为充电回路的时间参数，并决定了脉冲上升沿上升时间)不变。即，负载等效电容越大，多级电容电路的选择电容就应相应减少；

所述电容C1、电阻R1、多级电容电路相互并联；

所述电阻R1与多级电容电路之间设有所述可调节充电电阻R2；具体的，所述可调节充电电阻R2可以是滑动变阻器，也可以通过设置外接接口，用于外接任一合适的电阻；且一般的，外部电容越大，外接电阻就应越小，以保证时间参数τ₂不变；

所述电阻R3与所述多级电容电路、可调节充电电阻R2连接。

从而实现了能够通过多级电容电路进行电容量的增减，达到分级调整 1.2μs脉冲上升沿时间常数的脉冲形成电路的目的；进而用户根据不同的负载电容，对应减少内部脉冲形成电路的电容，达到无级调整的技术效果。

在一些实施例中，如前述的脉冲发生装置，还包括：充电单元1、隔离变压器2、继电器控制单元3和示波器10；

所述充电单元1的分别与所述电容C1和隔离变压器电连接；

所述继电器控制单元3与所述第一脉冲形成单元6电连接；

所述示波器10与所述第一脉冲形成单元6的脉冲波形输出端连接。

具体的，所述充电单元1为0-16kV直流电源，用于为所有脉冲单元提供直流电源；所述隔离变压器2采用1:1隔离变压器、示波器10采用嵌入式USB 示波器波形监测单元，用于进行波形监测分析。

继电器控制单元3通过控制J1-J9各继电器的驱动电路，实现对脉冲单元的选择，控制输出通过数据采集器NI6009以及本装置嵌入软件，对各个单元的脉冲次数，脉冲时间进行控制。

在一些实施例中，如前述的脉冲发生装置，所述多级电容电路包括：六级相互并联的电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26；且所述电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26的电容为5nF。

在一些实施例中，如前述的脉冲发生装置，所述放电电阻R1为16Ω；所述放电电容C1为5μF。

如上述实施例中所述，以电气安全为目的的试验其外接负载具有多样性， 1.2μs波形发生电路中由六级(或多级)多级电容电路以及外接可调节充电电阻R2组成脉冲上升沿1.2μs时间常数调整电路，用户可以根据负载特性无级调整脉冲上升沿，直至满足标准要求。调整的原则是：①测试不同的被试样品时，根据样品阻容特性逆向对冲调整充电回路C2，确保τ2不变。即，负载等效电容越大，C2就应相应减少；由于在本实施例中装置采用了六段C2调整单元，每个单元调整量为5nF，总调整量为30nF，当全部六个电容为断开时，相当于装置中的C2为0。②如果六段逆向调整还不够，或者不够精细，通过所述可调节充电电阻R2的设计方案，用户可外接任一合适的电阻。外部电容越大，外接电阻就应越小，以保证时间参数τ2不变。例如，外接负载为120nF 电容，即使断开所有六级调整单元的电容30nF，还有90nF溢出的充电电容，为了保证时间常数，则需要将充电电阻R2减少4倍，由12Ω减少到4Ω。

在一些实施例中，如前述的脉冲发生装置，所述第一脉冲形成单元6还包括：继电器J3、继电器J4、继电器J5和转换型继电器J9；

所述继电器J3、继电器J4、继电器J5和继电器J9分别与所述继电器控制单元3电连接；

所述继电器J3用于控制所述放电电容C1的充电；

所述继电器J4和继电器J5相互串联，设于所述放电电容C1与可调节充电电阻R2之间的线路中，并用于控制所述放电电容C1的放电；

所述转换型继电器J9的一个静触点连至所述电容C1与电阻R1，所述转换型继电器J9的另一个静触点连至所述电阻R3未与所述多级电容电路连接的一端，所述转换型继电器J9的动触点与所述示波器10连接。

在一些实施例中，如前述的脉冲发生装置，所述继电器J3采用真空高压继电器；所述继电器J4和继电器J5采用水银继电器；

所述继电器J4和继电器J5的放电触点对分别并联了一个电阻，且两个电阻的阻值相等。

在一些实施例中，如前述的脉冲发生装置，还包括：驱动延时电路；所述驱动延时电路设有两个，所述继电器控制单元3与所述继电器J4和继电器J5 之间分别设有一个所述驱动延时电路。具体的，所述驱动延时电路的电路图如图2所示，且图中：J为电流驱动型磁电继电器；R为驱动电流调整电阻；C 为驱动电压调整电容；L为继电器驱动线圈；Cn为继电器触点对。

当外部负载为较低电阻值或如上所述为较大电容量时，负载必然参与放电过程，影响脉冲宽度。为确保放电脉冲波形宽度不受影响，本装置重新计算和定义了放电回路参数，放电电容C₁由国际标准规定的1μF提高到5μF，放电电阻则由76Ω减少到16Ω。为此，瞬间放电电流达到1kA，而电阻上的瞬态功率或能量增加了25倍，达到16kW或640J。

针对电气安全试验的大电流和超高压以及不需要脉冲与样品供电正弦波同步锁相的特点，本装置设计上摈弃了电磁兼容用浪涌脉冲发生器同步锁相专用的高压可控硅串联模组作为放电核心部件，而是采用具有触点接触电阻小，触点接触面积大，瞬态电流过载能力强、触点无弹跳优点的真空(或充惰性气体)水银继电器。不仅解决了可控硅串联模组在高压、大电流下的可靠性、稳定性问题，更是解决了核心部件仍需国外(瑞士)进口的问题。

为了确保水银继电器能承受极高介质耐压，本装置采用真空高压继电器 J3为C₁充电，J4、J5水银继电器串联使用，用作放电。进一步，通过所述继电器J4和继电器J5的放电触点对分别并联了一个电阻，且两个电阻的阻值相等，在二个放电触点对上并接均压电阻，使每个放电触点对在没有闭合放电之前，各自承受充电高压的一半。当充电过程结束、继电器进入放电过程时，仍然保持均匀承压，直至其中一个继电器的放电触点对先从常开转入到闭合，这个放电触点对原承担的一半的高压将全部施加到另一个放电触点对上，这时，第二个放电触点对也接近闭合，只承受瞬态全高压，这将极大提高继电器的介质耐压承受能力。

为解决直流高压、大电流开关过程中“强飞弧热熔触点”的行业难题，本装置除了串联使用J4、J5水银继电器外，更在J4、J5继电器的驱动线圈电路中串接由可调整电阻R和C组成驱动延迟电路(如附图2所示)。在J4、J5 触点对电极上分别同步监测放电触点对闭合的时间差，然后调节该驱动延时电路，使二个继电器的放电触点对同时闭合。由于二个放电触点对几乎同时闭合，不仅增加一倍的继电器触点面积，也减少了一倍的飞弧电压，显著提高了继电器在高压、大电流开关过程中的耐飞弧能力。进一步，该方案可以同质扩展，如果需要解决更高压和更大电流的问题，可以多组继电器串联和并联使用。

调整延时驱动继电器的原理及计算方式如下：

按如下公式选择e指数充电过程的线性区间作为调整区间；

根据继电器驱动电压和驱动电流选择调整电阻，例如，驱动电压24V，驱动电流10mA，驱动线圈内阻为2.4kΩ，可选择0-120Ω可调电阻R_t。

然后，根据需要的延时触发时间确定充电电容，例如延时触发时间为 0-5ms，根据公式

将T＝1.94以及t＝5ms代入(式4)，得出

已确定R_t为120Ω，则充电电容C_t为22μF。

在一些实施例中，如前述的脉冲发生装置，还包括：

电容C3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C4、继电器J1、继电器J6 和继电器J7；

所述继电器J1、继电器J6和继电器J7分别与所述继电器控制单元3连接；

所述电容C3、电阻R4和电容C4一端均直连至所述充电单元1一极，所述电容C3另一端通过所述继电器J1分别连至所述充电单元1另一极与电阻 R4；

所述电阻R4与电容C3并联，所述电阻R4一端还连至所述电阻R5的一端；

所述电阻R5另一端还连有电阻R6的一端和电容C4的一端；

所述电阻R6的两端还并联有所述继电器J6；

所述电容C4的一端和电阻R6的另一端还通过所述继电器J7连至所述示波器。

本装置将附图1中10/700μs的脉冲形成单元的R6进行短路、开路切换，即可在相同的输出端得到10/700μs开路电压脉冲或5/320μs短路电流脉冲二种输出。即，当该输出端与地短路后，R6与R5串联后与R4并联，等效并联电阻为22Ω，与20μF的放电电容形成的时间常数代入式1，结果完全符合320μs 半宽脉冲的要求。同理，原R5与C4形成脉冲上升沿，输出短路后，脉冲输出端的上升沿电压不仅为R5为C4充电的电压，还有R5与R6分压电压，显然R6与R5构成的电阻分压其电压是立刻建立的，远远快于R5为C4充电的电压，因此，上升沿时间几乎缩短了一半。忽略理论计算，经过实际工程验证，该点与公共地形成的短路电流脉冲波形上升沿也符合轨道交通设备系统标准要求的5μs。

除了用高压继电器J6对R6进行短路和开路操作，以得到二个脉冲波形输出之外，还利用高压继电器J7在二个脉冲输出监测点之间进行选择切换，以分别实时监测10/700μs开路电压脉冲或5/320μs短路电流脉冲输出。

进一步的，附加提供0-16kV/20mA的直流输出，作为直流介质耐压试验仪。商业定型的直流介质耐压试验仪通常输出只有6kVDC/10mA，也是在5kVAC基础上派生的。

在一些实施例中，如前述的脉冲发生装置，还包括：电阻R7、电容C5、电阻R8和继电器J2；

所述继电器J2与所述继电器控制单元3连接；

所述充电单元1的两极还各自连接有所述电阻R7的一端和电容C5的一端；

所述电容C5的另一端通过所述继电器J2分别连至所述电阻R7的另一端和电阻R8的一端；

所述电阻R8的另一端连至所述示波器10。

通过本实施例中的电路结构设计，能够得到100ms/1nF的脉冲波形形成电路；且1.2/50μs，10/700μs,100ms/1nF三种波形以及轨道交通标准要求的 5/320μs共四种脉冲波形的形成电路。它们共用0-16kV直流电源、1:1隔离变压器、嵌入式USB示波器波形监测单元，一套充放电时间控制软件系统，通过继电器控制单元3控制J1-J5五个继电器，选择控制四个脉冲波形形成电路，产生上述四个波形，此外，还能够控制脉冲间隔周期，脉冲次数。

在一些实施例中，如前述的脉冲发生装置，还包括：高压输出控制器7、击穿电流采样单元8和继电器J8；具体的，当继电器J8处于闭合状态时，高压输出控制器7、击穿电流采样单元8被短路，没有直流高压输出，而1.2/50 μs输出端对“地”端正常输出；反之，当继电器J8处于分断状态时，高压输出控制器7、击穿电流采样单元8启动，直流高压输出，而1.2/50μs脉冲电路“地”对输出“地”被J8分断而无脉冲输出。

所述继电器J8受所述继电器控制单元3管控连接，且其中一个触点与多级电容电路连接；

所述高压输出控制器7与所述电容C1两端连接；

所述击穿电流采样单元8两端分别与所述高压输出控制器7和继电器J8 的另一个触点连接。

通过设置所述击穿电流采样单元8，因而可以进行介质击穿电流采样分析。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟雷击浪涌试验的脉冲发生装置，其特征在于，包括：用于形成1.2/50μs波形的第一脉冲形成单元(6)；所述第一脉冲形成单元(6)包括：放电电容C1、放电电阻R1、多级电容电路、可调节充电电阻R2以及电阻R3；

所述电容C1、电阻R1、多级电容电路相互并联；

所述电阻R1与多级电容电路之间设有所述可调节充电电阻R2；

所述电阻R3与所述多级电容电路、可调节充电电阻R2连接。

2.根据权利要求1所述的脉冲发生装置，其特征在于，还包括：充电单元(1)、隔离变压器(2)、继电器控制单元(3)和示波器(10)；

所述充电单元(1)的分别与所述电容C1和隔离变压器电连接；

所述继电器控制单元(3)与所述第一脉冲形成单元(6)电连接；

所述示波器(10)与所述第一脉冲形成单元(6)的脉冲波形输出端连接。

3.根据权利要求1所述的脉冲发生装置，其特征在于，所述多级电容电路包括：六级相互并联的电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26；且所述电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26的电容为5nF。

4.根据权利要求1所述的脉冲发生装置，其特征在于，所述放电电阻R1为16Ω；所述放电电容C1为5μF。

5.根据权利要求2所述的脉冲发生装置，其特征在于，所述第一脉冲形成单元(6)还包括：继电器J3、继电器J4、继电器J5和转换型继电器J9；

所述继电器J3、继电器J4、继电器J5和继电器J9分别与所述继电器控制单元(3)电连接；

所述继电器J3用于控制所述放电电容C1的充电；

所述继电器J4和继电器J5相互串联，设于所述放电电容C1与可调节充电电阻R2之间的线路中，并用于控制所述放电电容C1的放电；

所述转换型继电器J9的一个静触点连至所述电容C1与电阻R1，所述转换型继电器J9的另一个静触点连至所述电阻R3未与所述多级电容电路连接的一端，所述转换型继电器J9的动触点与所述示波器(10)连接。

6.根据权利要求5所述的脉冲发生装置，其特征在于，所述继电器J3采用真空高压继电器；所述继电器J4和继电器J5采用水银继电器；

所述继电器J4和继电器J5的放电触点对分别并联了一个电阻，且两个电阻的阻值相等。

7.根据权利要求5所述的脉冲发生装置，其特征在于，还包括：驱动延时电路；所述驱动延时电路设有两个，所述继电器控制单元(3)与所述继电器J4和继电器J5之间分别设有一个所述驱动延时电路。

8.根据权利要求2所述的脉冲发生装置，其特征在于，还包括：

电容C3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C4、继电器J1、继电器J6和继电器J7；

所述继电器J1、继电器J6和继电器J7分别与所述继电器控制单元(3)连接；

所述电容C3、电阻R4和电容C4一端均直连至所述充电单元(1)一极，所述电容C3另一端通过所述继电器J1分别连至所述充电单元(1)另一极与电阻R4；

所述电阻R4与电容C3并联，所述电阻R4一端还连至所述电阻R5的一端；

所述电阻R5另一端还连有电阻R6的一端和电容C4的一端；

所述电阻R6的两端还并联有所述继电器J6；

所述电容C4的一端和电阻R6的另一端还通过所述继电器J7连至所述示波器。

9.根据权利要求2所述的脉冲发生装置，其特征在于，还包括：电阻R7、电容C5、电阻R8和继电器J2；

所述继电器J2与所述继电器控制单元(3)连接；

所述充电单元(1)的两极还各自连接有所述电阻R7的一端和电容C5的一端；

所述电容C5的另一端通过所述继电器J2分别连至所述电阻R7的另一端和电阻R8的一端；

所述电阻R8的另一端连至所述示波器(10)。

10.根据权利要求2所述的脉冲发生装置，其特征在于，还包括：高压输出控制器(7)、击穿电流采样单元(8)和继电器J8；

所述继电器J8受所述继电器控制单元(3)管控连接，且其中一个触点与多级电容电路连接；

所述高压输出控制器(7)与所述电容C1两端连接；

所述击穿电流采样单元(8)两端分别与所述高压输出控制器(7)和继电器J8的另一个触点连接。

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