用于纳秒脉冲高压测量的同轴型电容分压器

阐述了电容分压器的电路原理,根据同轴型电容分压器的容值计算公式计算了电容分压器的理论分压比,研制了一种用于测量上升沿小于10 ns脉冲高压的同轴型电容分压器,并利用方波源和电阻分压器对其进行了标定。实验测试表明,该电容分压器满足测量要求,能很好地测量快前沿的陡脉冲电压信号。     

一种电阻脉冲分压器的研制

陡前沿高压脉冲测量对分压器的响应性能提出了非常苛刻的要求。电阻分压器对地分布电容是影响其性能的关键因素。采取在高压臂的低压端加入套筒电极的补偿措施,部分地收集原本由高压臂电阻体流向地的杂散电容电流,并调节各相关参数的匹配以减小分压器高压臂对地分布电容的影响,研制出了一种新型的电阻分压器。PSpice性能仿真分析表明:该设计可以减少响应时间和上升时间3 ns以上,改变电极的长度即可在一定的范围内调节其响应性能;适当的电感将有助于降低上升时间。仿真分析还证实了阶跃响应上升时间能够实现<1 ns。对准阶跃波、静电放电枪校准波及纳秒双指数脉冲的实验测量表明该分压器性能优越。     

一种电容补偿型高压电容分压器的设计

根据高压脉冲实验测量的需要,阐述了外带积分器型、电阻补偿型及电容补偿型等几种电容分压器的工作原理,分析了影响各自响应时间的主要因素即对于测量ns量级快前沿高压脉冲信号,使用外带积分器型电容分压器时不宜采用大尺寸的伞式探针结构;使用电阻补偿型电容分压器时对其高压臂大电阻要求较高。在缺少高性能大阻值电阻的情况下,利用高压电容尝试设计并制作了电容补偿型电容分压器,其分压比约为9348,它在一定范围内可通过改变补偿电容值而方便地改变。实验结果与理论计算及PSpice软件的模拟结果基本一致,方波响应时间约为4.4ns,基本达到了设计目的。定标结果表明该分压器可用于测量高功率脉冲调制系统和强流电子束加速器中的高压脉冲。     

HL-2A型受控核聚变装置高压电源用脉冲分压器的设计

在受控核聚变中,电源电压的准确测量十分重要,要求作为脉冲测量系统的第1级关键部件的分压器具有良好的响应特性和稳定性。为此,结合实际工况,提出了适合此类电源特性的分压器设计参数。考虑杂散参数对分压器性能的影响,建立了包含分布电容、杂散电感的电阻分压器参数模型,基于电路理论二端口网络分析方法从理论上推导其传递函数和响应时间的表达式。根据该模型提出分压器的相关参数,并采用玻璃釉膜电阻制作分压器。对分压器进行脉冲高压响应的标定实验,与泰克高压探头对比结果表明2者所测波形比较相符,尤其是开通与关断时刻的波形,能准确反映电压信号的暂态过程。该分压器能实时、准确地测量电源输出电压,为电源暂态过程分析和系统反馈调节提供依据。     

脉冲功率装置中电容分压器的设计和应用

为了测量脉冲功率装置形成线和传输线的电压,设计和标定了自积分电容分压器和V-dot探测器。在电容分压器结构设计中,重点叙述了降低结构电感、削弱局部高电场以及保持灵敏度一致的方法。电容分压器采用在线标定,标定用电阻分压器安装在电容分压器相对于轴线对称的位置,以减小对探头位置电场分布的影响。对阳加速器水传输线、脉冲形成线和PTS单路样机中储探测器的标定和实验结果表明:无论是自积分电容分压器还是V-dot探测器,只要取值合适,同时在结构设计中注意分布参数的控制,就都可以响应前沿为几十ns至接近μs量级的信号。     

基于数字恢复的脉冲电阻分压器实验研究

变电站中雷击、开关操作以及故障引起的强电磁脉冲对保护控制电缆和弱电设备产生很大的干扰,为了研究干扰机理,基于快速傅里叶变换方法研究了高频脉冲电压电阻分压器。通过实验分析了普通碳膜电阻阻抗的频率特性,从频率特性可见模型很复杂;测量了51kΩ和51Ω电阻分压器的原边和副边时域脉冲电压;应用快速傅里叶变换分析了分压器频率特性,提出应用数字恢复方法恢复分压器原边侧电压。讨论了影响电阻分压器信号数字恢复的因素。实验表明应用本文方法对提高电阻分压器的上限频率很有效。     

特高压气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压测量用电容传感器的标定

为保证特高压气体绝缘开关设备（gas insulatedswitchgear,GIS）中特快速瞬态过电压（very fast transientovervoltage,VFTO）测量用手孔式电容传感器的准确性,必须对其进行标定。研制了用于电容传感器的标定系统,它由3种不同幅值及波形的脉冲源及相应测量系统组成。其中：低电压陡脉冲源用于校验电容传感器的高频特性;高电压陡脉冲源用于校验传感器在高压下的稳定性;低电压长波尾电源用于校验传感器的低频特性。水电阻分压器及金属膜电阻分压器用于测量3种脉冲源的输出波形,在标定电容分压器前,对电阻分压器的频率特性及线性度特性进行了试验。电容传感器的标定试验结果表明,华北电力大学和清华大学研制的电容传感器均具有良好的频率特性、线性度和稳定性,可以满足特高压GIS设备VFTO测量工作的需要。     

高压ns脉冲测量中的分压器性能及阻抗匹配

为研究ns级高压脉冲测量中存在的问题,探讨了分压器阶跃响应性能与脉冲测量结果的关系及测量系统的阻抗匹配与否对测量结果的影响。由阶跃响应性能不同的分压器的双指数脉冲响应的Pspice仿真和实验测量可知:当分压器阶跃响应存在过冲时,波形上升和下降时间变短;当阶跃响应的上升时间大于被测双指数脉冲的上升时间时,波形上升和下降时间加长。基于传输线理论和Pspice仿真分析及实验测量结果可知:系统内部阻抗不匹配将导致反射和初始分压比小于稳态分压比,高压引线始端不匹配将激发振荡。因此,只有当分压器的阶跃响应无过冲且上升时间低于被测脉冲上升时间、测量系统的阻抗匹配时,才可能得到准确的测量结果。     

冲击电阻分压器响应特性的研究

笔者研制了500 kV精密冲击电阻分压器,用于测量冲击全波及波前截波.笔者使用ATP软件对冲击电阻分压器进行了电路仿真,并且利用纳秒方波源对其进行了阶跃波响应试验,通过改变阻尼电阻大小、高压臂阻值及高压臂距离地面高度,研究了影响冲击电阻分压器响应特性的因素.所研制的分压器样机部分响应时间为7.4 ns,过冲18.8％.     

GIS瞬态外壳电压测量用电阻性阻抗分压器研制

随着国内特高压输电技术的发展,气体绝缘金属封闭开关设备(gas-insulated switchgear,GIS)瞬态外壳电压(transient enclosure voltage,TEV)对人员和二次设备的安全越来越构成威胁,对TEV进行准确测量是十分必要的。文中针对特高压GIS的TEV测量需要,研制了电阻性阻抗分压器,通过仿真和实验研究该分压器的结构和参数对其阶跃响应的影响。仿真和实验结果表明当分压器高压臂电阻高压侧有均压套筒时,随着均压套筒长度增加,阶跃响应上升时间逐渐减小,当套筒长度超过一定长度后,继续增大套筒长度会使得阶跃响应的过冲迅速增加;当分压器高压电阻低压侧有屏蔽套筒时,由于对地电容的增加,分压器阶跃响应上升时间显著增大。文中研制的分压器电压上升时间约为3 ns,部分响应时间1.9 ns,过冲约为8.7%,实验表明其绝缘性能、刻度因数以及阶跃响应满足特高压GIS中TEV的测量需要。使用该测量系统已进行了TEV现场测量,测量结果稳定。     

新型脉冲分压器的分析与误差补偿

运用传输线原理,设计制作了一种新型两级高压脉冲电阻分压器。该分压器使用CuSO4溶液作为第1级的高压臂,外屏蔽罩采用指数曲线结构,高频时CuSO4溶液对集肤效应不敏感,传输性能好,分压比稳定,通过改变CuSO4溶液的浓度可以方便地调节分压比。结果表明,在第1级和第2级低压臂可以用引线电感或串接电感线圈同时进行误差补偿,可以满足高压快脉冲的测量需要。     

电磁兼容性测试用冲击电压分压器设计及实现

基于"场-路"耦合的思想,通过电磁场仿真计算提取电阻分压器的杂散参数,建立了冲击电压下电阻分压器的等效电路模型,进而研究了电阻分压器结构参数对测量结果的影响.依据仿真分析结果,设计并实现了电磁兼容性测试用10kV冲击电压分压器与冲击电压测量系统.经测试该系统测量冲击电压峰值的扩展不确定度、测量波前时间的扩展不确定度、测量半波时间的扩展不确定度等,均满足电磁兼容性测量要求.     

我国大规模可再生能源基地与技术的发展研究

从可持续发展看,化石能源终将耗竭.二十一世纪上半叶,能源结构的调整过程已经开始,需要发展大规模非水能的可再生能源,主要是风能、太阳能与生物质能,并大力推进荒漠地区基地和氢能的发展.中国科学院学部组织有关院士及专家进行了我国大规模可再生能源基地与技术的发展研究.本文简要叙述了有关结论与建议.     

"NTN"校准技术中的"Kick-out" 脉冲的仿真研究

本文基于微波二极管取样电路,用PSPICE软件,对“NTN”校准技术中的“Kick-out”脉冲进行了仿真研究。分别研究了选通脉冲源内阻,微波二极管诸参数（管壳电容Cp,引线电感Ls,结电容Cj和扩散电阻Rs)、取样脉冲的对称性和取样电路的对称性,对“kick-out”脉冲的影响。     

变压器中初次级线圈对电容分压信号的影响

在小型脉冲变压器中,常采用分布式电容分压器实现输出电压的实时监测,但实际的测量波形存在畸变,为此根据变压器电容分压等效电路模型,结合ANSYS软件进行有限元仿真计算,分析了脉冲高电压变压器中分布式电容分压器输出信号的主要贡献源及影响程度;用频率响应法测量计算电容分压输出信号的结果表明:分压输出信号中,感应至初级线圈的信号约占24%,初级线圈对电容分压信号的影响较大,是一个重要的干扰源。针对以上结果,利用ANSYS软件进行结构优化,提出了降低初级线圈影响的方法。