方波冲击电流发生器的仿真与设计

欧阳宏志，杨文军，尹相辉

(南华大学 电气工程学院，湖南 衡阳 421001)

冲击电流发生器是高电压技术应用的重要设备之一.标准的冲击电流分为2类，一类为指数型，另一类为方波.方波冲击电流常用于冲击电流测量系统标定、过电压保护器件的长期耐受能量水平以及飞行器雷电环境测试等，是高电压测试和脉冲功率应用中常用的波形.产生标准方波电流的方法主要有：1)采用模拟电路或数字电路产生方波，并用功率器件放大.因功率器件的限制，此法仅适用于小电流情形.2)以同轴电缆或脉冲电容器作为储能元件，结合开关器件，产生电流阶跃.根据传输线理论，当方波脉宽较大时，需要的电缆长度很长，这是不现实的.3)利用电感的续流特性，直接用整流的方法得到恒定电流，再用开关进行截断，得到所需方波电流.但因单相整流的脉动较大，一般会采用三相可控整流拓扑，这造成了电路的复杂性.4)使用集中参数元件(电阻、电容和电感)代替较长的传输线，形成链式网络，从而产生方波脉冲.当冲击电流峰值不大时，该方法简单且易于实现，较适合工程实际.然而，当链式元件数量较多时，参数计算会比较复杂.本文通过计算机软件仿真，探寻集中参数法中元件的参数对方波脉冲质量的影响规律，并设计与实现所需的冲击电流发生器.

1 集中参数链式方波冲击电流发生器原理

1.1 方波波形参数

对避雷器阀片、浪涌保护器(surge protective devices, SPD)和压敏电阻器进……