一种多参数程控可调的双指数波脉冲电流注入源电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种多参数程控可调的双指数波脉冲电流注入源电路。该电路中的主放电回路包括并联的多组充电电容和并联的多组功率电感，所述多组充电电容与所述多组功率电感整体上构成串联关系，每一组充电电容和每一组功率电感所在支路上分别单独设置有相应的放电开关；每一组充电电容与所述多组功率电感相接的一端还另分出单独的支路经相应的隔离开关接至主放电回路的高压正极输入端，所述多组功率电感的另一端依次经可调电阻模块、负载后，与所述多组充电电容的另一端、以及主放电回路的高压负极输入端共同接地。本实用新型专利技术可通过切换开关选择具体回路充电，实现双指数波形各参数可调，大大提升了输出脉冲大电流工作状态的灵活性。

【技术实现步骤摘要】
一种多参数程控可调的双指数波脉冲电流注入源电路
本技术涉及一种双指数脉冲电流注入源电路。
技术介绍
强电磁脉冲环境如高空电磁脉冲(HEMP)、高功率微波(HPM)、超宽带辐射(UWB)、以及自然环境中雷电电磁脉冲(LEMP)、静电放电(ED)等具有着电场强度高，脉冲前沿快，持续时间短，频谱范围宽的特点，通过传导耦合、辐射耦合两种方式对电子系统产生影响，对其工作状态造成干扰或损坏。对电子系统电磁敏感性研究的试验手段包括辐射环境测试和电流注入测试，其中电流注入测试对试验环境要求低，不需要大型的电磁场辐射模拟装置，试验简便实用，费用低，是电子系统性能测试的重要手段。目前脉冲电流注入源多为单一模式，且当端接负载发生变化时输出波形容易发生畸变，因此为了模拟与辐射环境感应电流等效的脉冲电流，探究影响电子系统的具体波形指标参数(主要是前沿、半宽、峰值)，需要设计一种参数程控可调的双指数脉冲电流注入源。
技术实现思路
本技术的主要目的是提供一种多参数程控可调的双指数波脉冲电流注入源电路。为了实现上述目的，本技术给出以下技术方案：一种多参数程控可调的双指数波脉冲电流注入源电路，其特征在于：包括高压电源、主放电回路和可调电阻模块；所述高压电源的高压正、负极输出端分别与主放电回路充电电容正、负极输入端连接；所述主放电回路包括并联的多组充电电容和并联的多组功率电感，所述多组充电电容与所述多组功率电感整体上构成串联关系，每一组充电电容和每一组功率电感所在支路上分别单独设置有相应的放电开关(S11、S12……S15，S21、S22……S25)；每一组充电电容与所述多组功率电感相接的一端还另分出单独的支路经相应的隔离开关(S01、S02……S05)接至主放电回路的高压正极输入端，所述多组功率电感的另一端依次经可调电阻模块、负载后，与所述多组充电电容的另一端、以及主放电回路的高压负极输入端共同接地；所述多组功率电感与可调电阻模块之间的结点还引出一个支路，经陡化电容Cp以及开关S3接地。上述的多组充电电容、多组功率电感，每一组可以是一个元器件，也可以是多个相同元器件的并联或串联。进一步地，该电路还配置有负载测量模块(如阻抗测试仪)，用于测量负载参数，负载参数和输出波形指标要求共同作为配置回路电阻、电感和电容的依据。这样，可以在负载变化时保持输出波形不变。当然，如果负载参数已知，则不必再通过负载测量模块进行测量。进一步地，陡化电容Cp以及各个放电开关、隔离开关、开关S3和可调电阻模块的器件选型，满足消除主回路集成化带来自感增加而导致的波形畸变。进一步地，所述多组充电电容的电容量不同，所述多组功率电感的电感量不同。根据需要，可以单独选择导通一路电容、一路电感，还可以闭合若干组开关实现若干路并联电容、若干路并联电感导通。进一步地，电路还配置有电流测量传感器，所述电流测量传感器用于检测负载端的输出电流信号，并转换为电压信号。进一步地，电路还配置有数字存储示波器，数字存储示波器的信号输入端与电流测量传感器的信号输出端通过光纤耦合。进一步地，所述主放电回路置于高压机柜内，所述可调电阻模块采用可调公共电阻的形式置于高压机柜外部，并采用电磁阀控制的机械转盘来实现电阻可调。进一步地，所述放电开关为直流耐压20kV以上的真空高压开关，其自身结构电感约50nH。本技术具有以下优点：本技术的双指数波脉冲电流注入源电路采用一种新的电路拓扑结构，即采用不同的电容和电阻构成放电回路，通过高压切换开关(隔离开关、放电开关)选择具体回路充电。并且，考虑到外界负载变化情况下仍需保证输出波形的参数，采用独立于主放电回路之外的公共电阻的方式通过引出高压机柜外部，可避免产生较大回路电感的问题，极大提高了设备的灵活性。通过该电路拓扑结构，可实现了双指数波形各参数可调(实现同一负载情况下不同指标要求的输出波形，同一输出波形指标要求下负载变化时保持输出波形不变)，大大提升了输出脉冲大电流工作状态的灵活性。本技术尤其适用于20kV及以上高压脉冲电流注入源，其中采用陡化电容以及低电感元器件(电阻、开关等)可消除主回路集成化带来自感增加而导致波形畸变的问题。附图说明图1为双指数脉冲波形(单个脉冲)的示意图。图2为本技术的一种典型应用系统的示意图。图3为一个实施例的具体拓扑结构示意图。具体实施方式以下结合附图通过实施例进一步详述本技术。本实施例提出一种多参数程控可调的双指数波脉冲电流注入源电路，这里的参数主要是指双指数波脉冲电流的峰值、前沿和半宽。具体定义可参见图1：峰值，即图中纵坐标100％的电流值；前沿，即从10％峰值到90％峰值的时间；半宽，即从波峰前的50％峰值到波峰后的50％峰值的时间。该多参数程控可调的双指数波脉冲电流注入源电路结合控制单元以及程控终端等构成的系统，其各功能部分之间关系如图2所示：1)注入源主回路：注入源主回路基于RLC回路设计，可靠稳定且易于控制，不同电压等级采用不同的结构回路，注入源主回路的设计要求是：尽所有可能减小回路电感，结构尽量紧凑，结构设计需避免分布参数的影响，回路器件的选择以高耐压、极低电感、小尺寸为标准。对于高电压注入源回路，宜放置在高绝缘气体容器中。2)控制单元：采用可编程控制器+数/模(模/数)单元的方式完成整个系统的逻辑和信号处理功能。3)数控高压电源：采用数字量控制的高频高压电源，体积小，安全性较高，由高压线直接输出至注入源主电路，为了防止脉冲电流对数控高压源的影响，可以增加特殊的隔离保护措施；另外，还相应配置电容电压采集单元：用于采集注入源主回路中各组充电电容的充电电压，控制单元根据所述充电电压调节高压电源的输出。4)负载测量模块(如阻抗测试仪)，用于测量负载参数并送入控制单元，控制单元根据负载参数控制注入源主电路中的回路参数(电容、电阻、电感)，从而在负载变化时保持输出波形不变。5)电流测量传感器：将注入源电流输出信号转换为示波器能够识别的电压信号。6)数字存储示波器：接受电流测量传感器传来的信号并进行显示、记录，并上传至程控终端。7)程控终端：用户可通过程控终端对控制单元下达指令，并获得数字存储示波器上传的数据，实现程控可调功能。具体可采用大屏幕显示器+工业控制计算机方案，可以完成所有控制功能和测量功能的检测、设置及动作，人机界面旁边放置“紧急停止单元”，遇到紧急情况(如充电电压显示错误、非正常放电)时，可通过按下“紧急停止开关”切断数控高压源电源。本实施例的多参数程控可调的双指数波脉冲电流注入源电路及其系统的具体拓扑如图3所示：主放电回路的高压正极输入端+HV、高压负极输入端-HV与高压电源相应的高压正、负输出端连接；主放电回路包括并联的五个充电电容C1～C5和并联的五个功率电感L1～L5，五个充电电容与五个功率电感整体上构成串联关系，每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多参数程控可调的双指数波脉冲电流注入源电路，其特征在于：包括高压电源、主放电回路和可调电阻模块；所述高压电源的高压正、负极输出端分别与主放电回路充电电容正、负极输入端连接；所述主放电回路包括并联的多组充电电容和并联的多组功率电感，所述多组充电电容与所述多组功率电感整体上构成串联关系，每一组充电电容和每一组功率电感所在支路上分别单独设置有相应的放电开关；每一组充电电容与所述多组功率电感相接的一端还另分出单独的支路经相应的隔离开关接至主放电回路的高压正极输入端，所述多组功率电感的另一端依次经可调电阻模块、负载后，与所述多组充电电容的另一端、以及主放电回路的高压负极输入端共同接地；所述多组功率电感与可调电阻模块之间的结点还引出一个支路，经陡化电容C

【技术特征摘要】
1.一种多参数程控可调的双指数波脉冲电流注入源电路，其特征在于：包括高压电源、主放电回路和可调电阻模块；所述高压电源的高压正、负极输出端分别与主放电回路充电电容正、负极输入端连接；所述主放电回路包括并联的多组充电电容和并联的多组功率电感，所述多组充电电容与所述多组功率电感整体上构成串联关系，每一组充电电容和每一组功率电感所在支路上分别单独设置有相应的放电开关；每一组充电电容与所述多组功率电感相接的一端还另分出单独的支路经相应的隔离开关接至主放电回路的高压正极输入端，所述多组功率电感的另一端依次经可调电阻模块、负载后，与所述多组充电电容的另一端、以及主放电回路的高压负极输入端共同接地；所述多组功率电感与可调电阻模块之间的结点还引出一个支路，经陡化电容Cp以及开关S3接地。


2.根据权利要求1所述的多参数程控可调的双指数波脉冲电流注入源电路，其特征在于：还配置有负载测量模块，用于测量负载参数，负载参数和输出波形指标要求共同作为配置回路电阻、电感和电容的依据。


3.根据权利要求1所述的多参数程控可调的双指数波脉冲电流注入源电路，其特征在于：陡化电容Cp以及各个放电开关、隔离开关、开关S3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘政，崔志同，聂鑫，吴伟，陈伟，王海洋，
申请(专利权)人：西北核技术研究院，
类型：新型
国别省市：陕西;61