[發明專利]模擬雷擊浪涌試驗的脈沖發生裝置

在審

• 申請號: 201910633744.X
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110568234A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 阮熙侖;郭輝;張振明;孫海銘;于曉玲
• 申請（專利權）人: 工業和信息化部威海電子信息技術綜合研究中心
• 主分類號: G01R1/28
• 分類號: G01R1/28;G01R31/12
• 代理公司: 11541 北京卓唐知識產權代理有限公司
• 代理人: 唐海力;李志剛

本申請公開了一種模擬雷擊浪涌試驗的脈沖發生裝置，通過包括：用于形成1.2/50μs波形的第一脈沖形成單元；所述第一脈沖形成單元包括：放電電容C1、放電電阻R1、多級電容電路、可調節充電電阻R2以及電阻R3；所述電容C1、電阻R1、多級電容電路相互并聯；所述電阻R1與多級電容電路之間設有所述可調節充電電阻R2；所述電阻R3與所述多級電容電路、可調節充電電阻R2連接。從而實現了能夠通過多級電容電路進行電容量的增減，達到分級調整1.2μs脈沖上升沿時間常數的脈沖形成電路的目的；進而用戶根據不同的負載電容，對應減少內部脈沖形成電路的電容，達到無級調整的技術效果。

技術領域

本申請涉及電子裝置設計技術領域，具體而言，涉及一種模擬雷擊浪涌試 驗的脈沖發生裝置。

背景技術

浪涌脈沖試驗主要是模擬自然界雷擊產生的瞬態脈沖以及電網系統中各 種原因產生的瞬態脈沖可能對電子電子設備、網絡終端設備的絕緣以及元器件 造成的損壞。早在80年代，IEC60060就對浪涌脈沖試驗進行了定義并給出了 基本要求，但是，浪涌脈沖試驗首先是在電磁兼容領域和通信領域獲得實際應 用，作為電磁兼容抗脈沖瞬態干擾項目列入標準，如：IEC61000-4-5， ITU-T-REC-K.44。進入21世紀，浪涌脈沖試驗作為對電子電器產品絕緣材料 以及結構設計考核的重要項目，為國際電工委員會(IEC)有關“電子電氣設備 安全”的技術委員會所普遍采用，最新版的IEC60950、IEC60065、IEC60335 以及對應的國家標準GB4943，GB8898，GB4706，GB9706等均引入了浪涌脈 沖試驗，更引人關注的是光伏組件和光伏逆變器兩大光伏產業的安全標準 IEC61730《地面晶體硅光伏組件安全要求》和IEC62109《光伏逆變器安全要 求》也都系統引入了浪涌脈沖試驗。

無論是電子、信息技術、通信終端產品、互聯網終端產品還是光伏組件、 光伏逆變器，安全標準提出的浪涌脈沖試驗其波形參數與國際基礎標準給出脈 沖要求相同，均模擬自然界三種雷擊脈沖波形：1.2/50μs/10kV，該波形模擬直 擊雷，電壓高，波形窄；10/700μs/5kV，該波形模擬感應雷，電壓不如感應雷 高，但是波形寬很多，脈沖能量遠大于直擊雷；10kV/1nF這個脈沖波形模擬 戶外電視天線感應接收到的雷擊，按照國際標準和國家標準給出的模擬電路參 數換算，脈沖波形參數是100ms/10kV。

國際標準給出的1.2/50μs脈沖波形如圖3所示，從圖3中看，該脈沖波形 由上升沿以及主脈沖二部分組成，因此，脈沖形成方式不能使用電工行業普遍 采用的積分球放電，而是由電阻、電容組成的充電回路和放電電路。國際標準 給出的三個波形的基本電路參數如圖4及圖5所示。

三種脈沖波形的電路元件參數如圖6中的表所示。

從圖3可以看出，主脈沖發生電路由放電電路C1、R1組成，脈沖上升沿 由充電電路R2、C2組成。C1、R1放電回路的時間參數τ1決定了主脈沖的 持續時間，R2、C2充電回路的參數τ2決定了脈沖上升沿上升時間。當C1電 容通過繼電器開關放電時，C1與R1組成放電回路應形成e指數放電波形，服 從公式：

代入u＝1/2U，t＝50μs，可得出放電時間常數τ1＝73μs。

雖然不同的R1、C1組合可以得到相同的τ1，形成相同的50μs脈沖持續 寬度，但是，從試驗結果有效性的角度，還要選擇合適的R1和C1。國際標準 給出的R1、C1適用于負載開路或負載為高阻值，當輸出負載不為開路或較低 阻值，則負載必然參與放電過程，影響脈沖參數。顯然，負載阻抗低時，為保 持相同的時間常數，應該提高C1容量，能為負載輸出能量而不影響波形。

同時，R2和C2組成充電回路，形成1.2μs的脈沖上升沿。考慮到充電過 程起始部分為e指數充電過程的過渡階段，既不穩定，也無實際意義，國際標 準規定，只計算30％-90％之間的時間間隔，從圖1看，為0.72μs，根據e指 數充電公式：