[發明專利]開關電器弧后介質恢復強度納秒連續脈沖測量裝置及方法

有效

• 申請號: 200910022408.8
• 申請日: 2009-05-07
• 公開（公告）號: CN101556306A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 耿英三;翟小社;王振興;劉志遠;王建華;張國鋼
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 張震國

1.開關電器弧后介質恢復強度納秒連續脈沖測量裝置，其特征在于：包括串聯的電容(C₀)和電感(L₀)，電感(L₀)上連接有并聯的主開關(K₁)和引弧開關(K₂)，主開關(K₁)和引弧開關(K₂)與輔助開關(Sa)相連，所說的引弧開關(K₂)與輔助開關(Sa)之間還串聯有引弧電阻(R₃)，輔助開關(Sa)通過同軸分流器(6)與試品開關(7)相連；同軸分流器(6)還與分閘控制電路(8)、過零檢測電路(9)相連接，分閘控制電路(8)根據同軸分流器(6)提供的電流信號，為輔助開關(Sa)和試品開關(7)提供分閘信號；過零檢測電路(9)與主控單片機(10)相連，為主控單片機(10)提供測量電路電流過零信號；主控單片機(10)與驅動電路(12)相連，驅動電路(12)提供開斷信號給高壓電子開關(2)；高壓電子開關(2)的另一輸入端與高壓直流源(1)相連，高壓電子開關(2)的輸出端經充電電阻(R₁)接脈沖形成電路(3)，脈沖形成電路(3)的輸出端接同軸電纜(11)及匹配電阻(R₂)，匹配電阻(R₂)的高壓端接試品開關(7)，電容分壓器(4)的兩端與試品開關(7)并聯連接，所說的匹配電阻(R₂)與電容分壓器(4)之間還串聯有隔直電容(C_d)，電容分壓器(4)的輸出信號連接到峰值檢測電路(5)，峰值檢測電路(5)的輸出信號連接到主控單片機(10)的A/D輸入端口，主控單片機(10)的輸出控制信號接峰值檢測電路(5)的放電控制端。

2.根據權利要求1所述的開關電器弧后介質恢復強度納秒連續脈沖測量裝置，其特征在于：所說的脈沖形成電路(3)包括與高壓電子開關(2)相連接的振蕩電感(L_d)，振蕩電感(L_d)與阻尼電阻(R_d)及儲能電容(C_c)串連，放電電阻(R_f)與儲能電容(C_c)和阻尼電阻(R_d)并聯，放電電阻(R_f)的非接地端與同軸電纜(11)相連。

3.根據權利要求1所述的開關電器弧后介質恢復強度納秒連續脈沖測量裝置，其特征在于：所說的峰值檢測電路(5)包括與電容分壓器(4)相連接的第一運算放大器(U₁)以及與第一運算放大器(U₁)輸出端相連接的電阻(R₇)、二極管(D₁)和保持電容(C_b)構成的充電保持電路，保持電容(C_b)的兩端并聯有三極管(T₁)和放電電阻(R₄)，三極管(T₁)的基極通過基極電阻(R₅)、電源上拉電阻(R₆)與主控單片機(10)的I/O端口相連，第二運算放大器(U₂)的正端接二極管(D₁)的輸出端，第二運算放大器(U₂)的負端接第二運算放大器(U₂)的輸出端，且第二運算放大器(U₂)的輸出端還與主控單片機的A/D端口相連。

4.根據權利要求1所述的開關電器弧后介質恢復強度納秒連續脈沖測量裝置，其特征在于：所說的輔助開關(Sa)采用兩只滅弧室串聯，以便獲得快于試品開關(7)的恢復過程。

5.一種根據權利要求1所述的開關電器弧后介質恢復強度納秒連續脈沖測量裝置的脈沖測量方法，其特征在于：由電感(L₀)和電容(C₀)組成的工頻振蕩回路構成試驗電流源，實驗開始前，輔助開關(Sa)和試品開關(7)處于閉合狀態，主開關(K₁)和引弧開關(K₂)處于分閘狀態，選擇脈沖電源(1)的幅值及高壓電子開關(2)的開關頻率，調節脈沖形成電路(3)的參數即調整試驗脈沖的前沿上升速度，實驗開始后，首先閉合引弧開關(K₂)，電容(C₀)通過引弧電阻(R₃)放電，引弧電流在幾十至一百安之間變化，且近似為一直流，在引弧電流流通期間，試品開關(7)和輔助開關(Sa)同時打開，此時在試品開關(7)的觸頭之間產生電弧，根據實驗需要，選擇主開關(K₁)，在回路中產生了交流振蕩電流，當正弦電流過零時，試品開關(7)中的電弧被熄滅，同時，同軸分流器(6)的電流過零信號傳送到過零檢測電路(9)，產生觸發信號，主控單片機(10)接到觸發信號后，輸出脈沖驅動高壓電子開關(2)開通，高壓脈沖通過充電電阻(R₁)，脈沖形成電路(3)，同軸電纜(11)，隔直電容(C_d)將高壓脈沖施加于試品開關(7)的觸頭兩端，并通過電容分壓器(4)的低壓臂將脈沖信號饋入峰值檢測電路(5)后輸出到主控單片機(10)的A/D輸入端口，經轉換后存儲于主控單片機(10)的存貯區，經A/D轉換結束后，主控單片機(10)發出高電平，控制峰值檢測電路(5)放電，準備下次脈沖試驗周期的峰值檢測，在試驗結束后主控單片機(10)中的存儲數據經通信端口上傳微型計算機，根據實驗需求，設定脈沖頻率和周期，主控單片機(10)不斷觸發脈沖，直到完成介質恢復過程的測量。