高压脉冲阻容分压器的设计

高压脉冲阻容分压器的设计摘要在介绍阻容分压器基本原理的基础上，分析了脉冲信号时间与阻容分压器测量系统时间常数的关系。建立分压器的等效电路图，对测量系统进行仿真分析，分析表明阻容分压器中的寄生电感和电容对分压器的影响较大，当他们达到一定的程度会使系统输出波形的振动剧烈，上升时间变长，输出波形失真1。电容器中的电阻对分压器的性能有一定的影响，在设计高压脉冲阻容分压器时要适当给予考虑。通过改变等效电路中的各个参数，分析不同参数对分压器测量性能的影响，对分压器的结构进行优化。关键词分压器；阻容分压器；电压测量；响应时间；DESIGNOFTHECAPACITORDIVIDERFORMEASURINGOFHIGHVOLTAGEPULSESTUDENTMAJORINGINAGRICULTUREELECTRIFICATIONANDAUTOMATIONSHENJINYUTUTORCHENWEIFENGABSTRACTTHERELATIONBETWEENTHEPULSESIGNALSANDTHEMEASUREMENTSYSTEMSTIMECONSTANTOFRESISTANCECAPACITANCEVOLTAGEDIVIDERAREANALYZEDONTHEBASEOFTHEINTRODUCTIONOFFUNDAMENTALPRINCIPLEOFRESISTANCECAPACITANCEVOLTAGEDIVIDEREQUIVALENTCIRCUITOFTHEVOLTAGEDIVIDERISESTABLISHEDINORDERTOSIMULATETHEMEASUREMENTSYSTEM,THESIMULATIONANALYSISSHOWEDTHATTHERESISTANCEANDCAPACITANCEINTHECAPACITYHAVEGREATEREFFECTONRESISTANCECAPACITANCEVOLTAGEDIVIDERTHEOUTPUTWAVEFORMOFTHESYSTEMWILLVIBRATEINTENSIVELY,THERISINGTIMEWILLBECOMELONGER,ANDTHEOUTPUTWAVEFORMWILLBEDISTORTEDWHENTHEYREACHACERTAINEXTENTTHERESISTANCEOFTHECAPACITYHASACERTAININFLUENCEONTHEFUNCTIONOFVOLTAGEDIVIDERWHICHSHOULDBECONSIDEREDINDESIGNINGAHIGHVOLTAGEPULSECAPACITYVOLTAGEDIVIDERTHEVOLTAGEDIVIDERSSTRUCTURECANBEOPTIMIZEDBYCHANGINGTHECIRCUITSPARAMETERSANDANALYZINGTHEINFLUENCEOFDIFFERENTPARAMETERSTHEVOLTAGERATIOOFTHEDESIGNEDCAPACITANCEVOLTAGEDIVIDERIS2100KEYWORDSPOTENTIOMETER；RESISTANCECAPACITANCEVOLTAGEDIVIDER；MEASURE；RESPONSETIME绪论1研究分压器的功能和意义将高压信号转换为示波器所能测量的低压信号，在整个测试系统中占有重要地位，分压器的性能好坏直接影响测试系统的整体性能的好坏。分压器作为转换装置，是冲击测量系统常用的主要组成部分之一。它的作用是把几万伏或几十万伏的冲击高电压转换成示波器等记录仪能够测量的低电压。老式的高电压示波器最高能施加1KV2KV,而通用的数字存储示波器一般只能加上几十伏或几伏，所以要通过高压分压器把高电压转换成几十伏或几伏的电压才可以输入同轴电缆上，通过同轴电缆把几百毫伏至几十伏电压传送到数字示波器上进行测量。2脉冲分压器测量应满足的要2（1）将被测电压波形的各部分按比例缩小后，波形无畸变；（2）分压比恒定，在适用范围内，不随大气条件或被测电压的波形、频率、幅值等因素而变；（3）分压器的接入对被测电压过程影响应微小到容许程度。此外，分压器所消耗的电能应不大。在一定的冷却条件下，分压器消耗的电能所形成的温升不应引起分压比的改变。分压比在一定频带范围内应与被测电压的频率和幅值无关。3设计的思路在参阅相关文献资料的基础上，立足现有的实验条件、设备条件提出初步的设计方案，按照方案建立等效电路图进行仿真,分析仿真结果,确定分压器的参数。随后进行焊接，工艺和结构优化，最终达到预期的要求和目标。主要的工作内容包括1理论分析,建立模型2电路仿真,确定参数3实物制作,试验验证4结果分析,不断改进1脉冲测量技术电磁脉冲测量，包括脉冲电场、脉冲磁场、脉冲电压及脉冲电流的测量。由于电磁脉冲信号是上升时间仅几个纳秒、持续时间几十纳秒至几个毫秒的极高强度的瞬态信号，其频谱覆盖了零到几百兆赫的频带，因而要求测量系统具有与之相适应的频率响应范围，且既不能对被测环境产生明显的影响，又要具有较强的抗干扰能力。11脉冲电压的测量测量脉冲高电压的常用方法是分压器与数字存储示波器为主要组件的测量系统、微积分环节与数字存储示波器为主要组件的测量系统及光电测量系统等。电压峰值不很高的脉冲电压（几千伏至50千伏），可以通过商品高电压探头或衰减器及通用的数字储存示波器直接进行测量。但当被测脉冲电压峰值很高时，则必须要通过分压器等的转换装置及其他多个部件组成的冲击高压分压系统进行峰值及波形的测量。脉冲分压器可分为电阻分压器、电容分压器和阻容串联分压器3。电阻分压器结构简单，测量精度较高，长期稳定性较好。但为追求高响应性能，它的阻值不能太高，一般不能大于10K，因而为防止过热，被测峰值电压不能高于2MV。电阻分压器测量瞬态脉冲电压时所产生的误差，与阻值和对地杂散电容的乘积相关，所以应尽量减小对地杂散电容的大小及影响。通常除尽量减小分压器的尺寸外，还可以采取供给式或收集式分布电容补偿及电感补偿等技术改善分压器的响应性能。电容分压器不消耗能量，没有发热的麻烦，对测量波前和半峰值时间较长的脉冲波，比电阻分压器较为有利。由于存在回路杂散振荡问题，对测量陡波脉冲而言，其额定电压也不能太高。又当存在高压引线时，其响应特性不如电阻分压器好。为了阻尼电容分压器回路的振荡，发展了阻容串联分压器，其性能与补偿度和阻尼度有关。微积分测量系统4（DIFFERENTIATINGINTEGRATINGMEASURINGSYSTEMS,简称D/I系统），是20世纪80年代初，因数字化测量的发展而开始兴起的。D/I系统的优点是对高压源的负荷效应极小，具有足够高的响应特性。其缺点是对积分器的要求高，对微分部分的电阻的无感要求也比一般电阻分压器的高得多。光电测量系统是利用各种电光效应或光通信方式进行测量的系统。其中利用光纤传输线路良好的绝缘性能，可将高压设备与高灵敏度的测量仪器及计算机隔离开，可减弱射频干扰和杂散寄生信号对测量回路的影响。但与传统的高压分压器或分流器为主的测量系统相比，光电测量系统的稳定性较差。12脉冲电流的测量脉冲强电流的测量常用分流器和数字示波器所组成的系统，也常用罗戈夫斯基线圈（ROGOWSKICOIL）作为换能装置。此外，也可用光电测量系统。设计分流器要考虑三个因素残余电感应尽量小；在尽可能宽的频带内，分流器的有效阻抗必须为一常数；抗干扰性能要好，应尽可能减小流经电缆外导体的电流。用分流器测量脉冲电流时，被测电流将在分流器内产生热效应和力效应。如被测电流达几百千安，分流器的制造会有一定的困难，此时常用罗戈夫斯基线圈来测量电流。罗戈夫斯基线圈是利用被测电流产生的磁场在线圈内感应的电压来测量电流。其实际上是一种电流互感器测量系统。与分流器法相比，罗戈夫斯基线圈与被测电路没有直接的电的联系，可避免或减小电流源接地点的地电位瞬间升高所引起的干扰影响。由于线圈输出端口上所得的电压信号与被测电流对时间的导数成正比关系，所以，为了直接得到与电流成比例的信号，在测量系统中需加入积分环节。罗戈夫斯基线圈的积分法可分为LR积分式（自积分式）和RC积分式两种。无论哪种积分方式，在参数选择及系统构建时，都必须使响应特性满足要求，自积分式方波响应上升时间可做到小于1NS。目前最常用的测量方法有6（1）测量球隙；（2）分压器与数字存储示波器组成的测量系统；（3）微分积分环节与存储示波器组成的测量系统；（4）光电测量系统。球隙只能用来测量电压峰值，不能测量电压波形。微分积分测量系统是20世纪80年代初，因数字化测量的发展而开始兴起的，其优点是对高压源的负荷效应极小；具有足够高的响应特性。缺点是当微分环节的电容值很小时，往往静态分压比的测量误差较大；对微分环节的电阻的无感要求很高；当被测脉冲上升沿很陡时，微分环节的电阻上会出现极高的尖峰脉冲电压。光电测量系统是利用各种电光效应进行测量的系统，其突出优点是对被测对象的介入性较少、抗电磁干扰能力较强，但系统复杂，且测量的可靠性取决于光学、电子学系统的实际性能，因而这些技术仍在不断发展之中。本章主要讨论高压脉冲电容分压器的原理和制作。2高压脉冲阻容分压器5阻容分压器分阻容串联分压器和阻容并联分压器，是在电阻分压器和电容分压器的基础上进行改脉冲高压强流测试装置的研制进而发展来的，其响应性能已经有了很大的改善，是更为优越的分压器。21阻容分压器的基本原理阻容分压器是采用RC串联网络来分压的，具有电阻分压器低频性能好的优点及电容分压器高频性能好的优点，缺点是高阻低电容网络测试复杂。阻容分压器分为阻容并联和串联两种，阻容并联分压器尽管可以作为冲击电压信号的测量分压器，但电容和电阻分压比的同步调节困难，因此一般选用在阻容串联分压器。阻容串联分压器包括高阻尼和低阻尼分压器，高阻尼分压器要考虑引线电感的影响，在高压引线上需要添加阻尼电阻RD，且需要考虑阻尼电阻对分压器特性的影响，如图2。图2高阻尼阻容分压器图2中包含阻尼电阻RD和C1组成高压阻尼臂，R2和C2组成低压臂。1R高阻尼电容分压器在测量高频冲击信号是，利用电阻的特性转换；而在测量低频冲击信号是则利用电容的转换特性。也就是说冲击信号起始按电阻比分配，最终按电容笔进行分配。电阻和电容要求满足51D12（R）C高阻尼电容分压器的时间常数很大，当测量较小的负载时，会因为电容分压器的接入使波形的调节较为困难。22电容分压器测试系统221自积分电容分压器图23带积分器的电容分压器测量回路带积分的电容分压器的测试回路如图238，C0、C1分别为高压、低压臂电容；Z为信号电缆的波阻抗；R为末端匹配电阻取值为50欧；积分电阻、电容分别为R1、C2；R2与为示波器输入电阻、电容。示波器的输入电阻R2远大于补偿电阻R1，C1的输出T的负载即为，则0DYTTDUTY对上式整理可得010TTCR对于式25，当C0C1DYT/DTYT/R时，00DYTUTC即1/UTT假设被测量的电压UT频率是F，其上升沿R决定高频FH，而脉宽D决定于低频分F1。一般030D就无需外加积分器。01RC，当2FRC0C11时，即003TD是就不需要积分器就可以测量被测电压信号。以TR15NS，TD40NS，（）200KV来说030D1200NS,由0RC0C1，R50可得C0C10/R120005024NF,电容分压器的高压臂电容C0远小于低压臂电容C1，不防取C008PF,那么C124NF08PF23002NF可以得到0124830NFP222微分电容分压器当C0C1DYT/DT20分压器必须加积分电路。23等效电路231电容器的等效电路电容器的一般结构通常由三部分组成（1）电容器芯子主要有介质和极板构成，它是电容器的核心部分，等效电路中通常用Z1表示。（2）保护结构它的作用是保护电容芯子，使其能够长期可靠的工作。这部分阻抗通常以Z2表示。（3）引线或绝缘子引出端这部分阻抗通常以Z3表示。在交流电压作用下这三部分均起作用，其中Z1，Z2取并联形式并与Z3串联。若把电容器中的各部分都已集中参数表示，则可得出电容的等效电路图2410如下图2电容器的等效电路图在Z1部分中，R1，C1表示电容器芯子介质的等效并联电阻和电容；R1，L1表示极板的电阻和电感。Z2部分中，R2，C2中表示保护层介质的并联电阻和电容；R2，L2表示保护层内引出片的电阻和电感。在保护层结构的等效电路中，偶遇保护层内的引出片很短，同时面积有很小，所以和R2,L2,C2,R2的数值比起相应的电容器芯子介质的参数要小的多，一般情况下这部分的对整个电容器的影响很小。为了分析和计算的方便，上述电容器的等效电路可以进一步的简化。用集中参数形式表示，有如图25所示七种形式，其中CP是主介质和保护介质的各种极化电容量；R是介质极化引入的等效并联电阻；RM是电容器金属部分的电阻；R1是漏导阻抗，是针对B直流的情况图2电容分压器的简化等效图232电容中的电感当电流不断流经导体时将在导体周围产生磁通量并形成磁场，磁通量的大小和方向取决于该导体的电流大小和方向。因此，磁通量与电流之间有一比例关系，此比例或其增量之间的比例就称为该段导体的电感。明显，电容器也是金属导体，所以电容也有电感。当交流电或变化的电流经电容器的引出线、极板、金属外壳等导体部分时都会产生电感。实际上电容器的电容量和电感是同时并存的。电感的大小取决于通过电流导体的几何尺寸和导体的磁导率，而与通过的电流的大小无关。虽然各种电容的具体尺寸和结构不同，其电感各异，但一般电容器的电感是由三部分组成即芯子电感（主要指极板部分，也包括接触用的引出片电感和多个芯子之间的连接部分）、引线电感和外壳电感（当电容的外壳为金属并与电容器的一端连接时）。在制造电容器分压器时，为使电容器具有较小电感，可以考虑以下三个方面121电容器的载流部分应尽可能配置的使其磁通量相互抵消。因此，应使电流方向相反的导体靠近，电流方向相同的导体远离。2尽量缩短载流导体的长度，对导体的形状和结构应特殊考虑（增大电流流经的宽度和厚度）。3电容器金属部分的材料，应当选用非磁性材料。图26可以认为电感为零的结构图27引线错开，板间电流方向存在相同，形成磁场电感增大在电容器芯子中，如果能使流经上、下两个极板的电流方向相反，同时又假定在极板上的分布是均匀的，则从理论上讲，这种情况对外呈现最小电感。如图26所示电容极板两侧的电流方向都相反，就可以认为其电感为零；而对图27而言，其两个极板间的引出线相互的错开，在极板间存在电流方向相同的区域，在该区间的就会形成磁场而使电感的值增大。33电容器的容量温度特性电容器的电容除了受频率的影响之外，也受温度的影响。电容量随温度的变化首先决定于介质材料，具有电子、电离位移极化的各种中性介质和离子结构的电解质属于这一类；第二类是与温度呈现强烈非线性关系的材料，具有明显居里点的II型陶瓷材料。根据介质介电常数随温度的变化情况将其也可以分为两类第一类是与温度有线性关，第二类是与温度没有线形关系。除此之外电容的结构、工艺也会影响电容的温度特性。234极化图28夹板极化及等效电路图中每一层介质的面积及厚度均相等，外电压为电压U0，合闸瞬间两层夹板的电压U与各层的电容成反比关系（突然合闸的瞬间相当于很高的频率的电压），即当T0时有12C。稳定后，各层电压与电阻成正比，即与电导成反比，12GU如果介质不均匀，即R1与R2、C1与C2、G1与G2都不相等，当T0时和T为无穷时的U1/U2不相等，那么合闸后两层介质之间就有一个电压分配的过程其中一个电容上的电荷要通过G放电，另一个要从电源吸收电荷，该部分成为吸收电荷。整个介质的等值电容将增大。吸收过程完毕，极化过程结束，吸收过程要经C1、C2和G1、G2进行放电，其放电常数（C1C2）/G1G2。由于G很小，故很大，极化速度非常缓慢。所以在设计电容分压器时极化因素可以忽略。235线路中的波电系统各个元件都是通过导线连接成的一个整体，在发生雷电或进行开关操作时，线路上都可能产生以流动形式出现的过压波。过电压波在线路上的传播，就其本质而言是电磁场能量沿线路的传播过程，即在导体周围空间逐步建立电场（E）和磁场（H）的过程，也即是在导体周围空间存储和传递磁能的过程，空间各点的E与H相互的垂直。2351线路中的波的折射与反射13在电力系统中常会遇到两种不同波阻抗的线路连接在一起的情况，如图29。图29行波在节点A的折射与反射当行波传播到连接点时，在节点A前后都必须保持单位长度导线的电场能量和磁场能量总和相等的规律，故必然要发生电磁场能量的重新分配的过程，也就是说在节点A发生折射和反射。在节点A处只能有一个电压值和电流值，即A点Z1侧及Z2侧的电压和电流在A点必须连续，这是边界条件。据此可以求出节点A电压的折射系数和反射系数，有21Z；21Z；。3影响因素分析31模型及等效电路如图31是电容分压器的结构简图，铜芯和铜壁构成分压器高压臂，两个铜壁之间构成分压器低压臂，高压臂是一个管型电容器，电容的值比较的小。低压臂是一个锥型电容器，电容的值远大于高压电容值，即高压臂的电容量较大。图31电容分压器的结构简图根据上面的结构简图和第二章中关于电容器的知识我们可以建立如图32所示的电容分压器的等效电路图RM0L0C0RC0RM1L1RC1C1C12CG1CG2CG3图32分压器的等效电路其中C0，C1为电容器高压臂和低压臂的主电容；RC1和RC2是高、低压臂电容介质（包括主介质和保护层介质）极化引起的并联电阻；CG1到CG3是对地电容；C12是极板间的电容；L0、L1是电容器金属部分电感；RM0和RM1是电容器金属部分的电阻。32阻容分压器相关参数计算321低压臂相关计算同轴电容分压器的低压臂是一个同轴电容，即是管形电容器。图33管型电容器（1）电容的计算14低压臂是由两个同轴的圆柱面所构成，半径分别为R1和R2，长度为B。在两极板间间隔的介电常数为的介电质，其间点位设为U。由静电学的基本定律可知，距轴心R处的电场强度为02QERB由电场与电位的关系DUR则02QEDRB上式积分120RUR20LNQRB1220185/4CNMK将上面的值代入，并QCU，则芯子的电容量为2118LNLBCRDR31（2）电感的计算低压臂电容的芯子的半径为R1,铜芯的长度是B。在工频下，单导线单位长度的电抗为4246LG05/MDXFKM其中D为单向导线的几何平均距离，在此取R1的值；为导体的相对导磁率系数，对非磁性材料铜1。对于长度为B的铜芯的电抗为324246LG05/MXXFKR把电容器的电感当集中参数来看，设电感为L00FL4246LG51/MDBKR40L0/（3）电阻的计算经查表铜的电阻率2CU0175M/20M0CUCU211BR0SRRL33因为圆柱电容器的两极板间的电介质是绝缘体，电阻很大，所以可以认为RC0比无穷大稍小。322高压臂的相关计算高压臂是圆锥形电容器，其结构如图34所示图34锥形电容器（1）电容的计算图34是圆锥形分压器的结构简图，圆锥底面的内半径是R2，内外半径是一层很薄的介质，所以外半径R3可以近似的看成R2A，电容器的高是L，从O点向上的距离为。取电容器的DL高度，所以可以把DL高度的圆台看成圆柱，由圆柱形电容的计算公式，可知，该DL段的电容量为2C18LNDRA则距O点处圆锥的半径是2TARL32TNRLA所以该微元的电容量为02TA18LNCDLRL对上式积分可以得到整个圆锥形电容的值3402TAN18LLLDLDLRL（2）电阻和电感的计算电容分压器的低压臂是由两个同轴的圆锥面组成，横截面积很大，所以电容器的电阻和电感都非常的小取值要比高压臂的小的多，在仿真时可以适当的取值，和高压臂的情况类似RC1的值很大，取值可以比RC0的值稍小。323极间电容和对地电容由分压器的结构简图可以看出两个电极的极板相对的错开，极板间的距离较大，所以极间的电容量非常的小，由圆柱形电容器的公式来近似的估计，极间的电容量要比高压臂的电容小一个数量级。对地电容的电容量更小，这里取值比高压臂小三个数量级。33PROTELDXP仿真331PROTELDXP软件的介绍（1）元件库PROTELDXP2004不但可以绘制原理图和制作电路板，而且还提供了电路仿真，用户可以对设计的电路进行信号的仿真。PROTEL2004为用户提供了大部分常用的仿真元件，基本的元件库MISCELLANEOUSDEVICESINTLIB中的大部分元件均是仿真元件。另外，PROTEL2004有5个基本的仿真元件库在LIBRARY/SMULATION目录中,其中仿真数学函数元件库为SIMULATIONMATHFUNCTIONINLIB、仿真信号源元件库为SIMULATIONSOURSEINLIB仿真专用函数元件库为SINULATIONSPECIALFUNCTIONINTLIB、仿真传输元件库为SIMULATIONTRANSMISSIONLINEINTLIB、仿真电压元件库为SIMULATIONVOLTAGEINTLIB。如图35列出所有的仿真元件库的名称。图35DXP方针元件库（2）仿真属性编辑在电路仿真时，所有的元件必须具有仿真属性，如果没有，在电路仿真操作时会提出警告或错误信息。下面讲述如何为元件体检仿真属性。如果元件库没有定义仿真属性，则使用鼠标双击该元件，打开元件属性对话框后，在元件的模型列表框中不会显示SIMULATION属性，否则在元件库的模型列表框中会显示仿真属性，如图36所示。图36仿真属性对话框为了使添加元件具有仿真特性，可以按MODELS列表框下的ADD按钮，系统将会弹出如图37所示的添加新模式对话框。图37添加新模式对话框在上面所示对话框中选择SIMULATION类型，单击OK按钮，系统会打开如图38所示的仿真模式参数设置对话框。图38仿真模式参数设置对话框（3）仿真器额设置在进行方真时，设计者应知道可对电路进行哪种分析，需要搜集哪个变量的数据，以及仿真完成后自动的显示哪种变量的波形等。我们选择瞬态特性分析。当完成了对电路的编辑后，设计者可选择和设置进行仿真分析的对象。执行DESIGN/SIMULATE/MIXEDSIM命令，进入电路仿真分析设置对话框进行设置，如图39所示。图39电路仿真分析设置对话框34PROTELDXP的电路仿真图310仿真等效电路图对仿真信号源的脉冲信号的设置如下起始电压0V，脉冲的幅值为200KV，时间延迟2NS，上升时间10NS，下降时间为10NS，脉冲的宽度100NS，电容电感的设置比较的简单不再累述。设计的电容分压器的分压比为2100，根据式20这里取高压臂电容C020PF,低压臂电容为C14NF，经初步的估算这里取RM0450N，RM1200N，RC0、RC1比无穷稍小，CG1CG2CG30002PF，C1202PF，L02NH，L105PF。（1）我们改变L2值（其他的参数保持不变）来进行仿真。图310是保持RM1439N,L1015P,CG1CG2CG300015,RM2209的值不变，L2分别为015PH、45PH、75PH、15PH、20PH、40PH、100PH时的仿真图。（A）L2015时的仿真图BL245PH时的仿真图CL275时候的仿真图DL215PH时的仿真图（E）L220PH时的仿真图（F）L240PH时候的仿真图（G）L2100PH时候的仿真图图310改变高压脉冲电容分压器中低压臂电感的仿真（2）改变L1值（其他的参数保持不变）来进行仿真。图311是保持RM1439N,L215P,CG00015,RM2209的值不便，L1分别为03PH、07PH、1PH、115PH、165PH时的仿真图。（A）L203PH时的仿真BL207PH时的仿真CL21PH时的仿真DL2115PH时的仿真EL216PH时的仿真图311改变高压脉冲电容分压器中高压臂电感的仿真（3）改变CG1CG3的值（其他的参数保持不变）来进行仿真。图312是保持RM1439N，L1015P，RM2209，L215P不变，CG1CG3由0015PF、0055PF、05PF、1PF、2PF、5PF。ACG1CG为0015PF时的仿真BCG1CG为0055PH时的仿真CCG1CG为05PH时的仿真DCG1CG为1PF时的仿真ECG1CG为2PH时的仿真FCG1CG为5PF时的仿真图312改变高压脉冲电容分压器的对地电容值进行的仿真（4）改变RM1的值（其他的参数保持不变）来进行仿真。图313是保持L1015P，RM2209，L215P，CG1CG3为00015PF不变，RM1由100N、300N、500N时的仿真图。（A）RM1100N时的仿真（B）RM1300N时的仿真（C）RM1500N时的仿真图313改变高压脉冲电容分压器中电阻的仿真（5）综合上面的仿真的结果，取RM1300N，L107PC01P，RM230N，L205P。图314RM1300N，L107PC01P，RM230N，L205P时的仿真从仿真图看，结果并不是很理想，我们把L2调整到03PH得到仿真图315。图315RM1300N，L107PC01P，RM230N，L203P时的仿真对仿真参数多次调整得到如316的仿真图，结果比较的理想。图316仿真结果比较理想时的仿真图E（3）的参数分别为RM1439，L112PH，RM230，L2012PH。所以通过32中的计算公式可以确定高压脉冲电容分压器的各项参数。介质用聚四氟乙烯，其介电系数12201850/4CNMK由式31到式34可以计算得到高压臂电容R11CM，R218CM，B7CM时符合电容器的各项参数要求。对于低压臂计算，因为积分比较的复杂，用MATLAB取值验证可以近似的取到高压臂电容器的相关参数（R218CM，40度）A18MM，L10CM。4结构设计与试验图41高压脉冲电容分压器得结构简图A高压臂铜芯B高压臂绝缘冒C绝缘层E绝缘支架F铜箔覆层AH铜箔覆层BI分压器的对称轴线J转换接头K传输线高压臂铜芯A和铜箔层F构成高压臂电容；两个铜箔覆层F和H构成低压臂电容；J是转换接头，把从低压臂采集到的信号传输到传输线K上面，再把K接到示波器等测量仪器上进行测量。高压臂两个极板之间是聚四氟乙烯介质。绝缘支架式用陶瓷材料做成，起到对高压臂内芯的支持固定作用。A端接测量脉冲电压，H接地。分压器的相关尺寸在第三章的仿真计算中已经给出不再重复对所设计的高压电容脉冲分压器进行实验室测量，从示波器测量结果和标准波形比对，可以看出电容分压器的响应时间和畸变要求大体在所标定的范围内。设计符合预期要求。5总结与展望电容分压器中寄生电感对分压器的影响电感和电容组成LC串联和并联寄生电路，一方面使电路的响应时间变长，另一方面也增加了系统的不稳定性，使震荡加强，从而使测量波形发生严重的失真而影响测试的结果。所以在设计电容分压器时要尽量的减少寄生电感的值。电容分压器中对地杂散电容对分压器的影响一方面，对地电容和高、低压臂形成并联电路，使电容分压臂的分压比改变；另一方面，对地电容和电感构成LC并联回路，也会加强电路的振荡。所以在制作分压器时要采取一定的措施减小分压器对地的寄生电容，使电容分压器的分压比更准确。对地电容也是输出波形畸变的一个关键的因素。积分电路对测量系统的影响积分电路中的电阻和电容值影响系统的响应速度，如电阻小则响应较快，但是电路测量结果就会有较大的震荡；电阻过大电路的响应时间就会较大，那样就对变化较快的脉冲信号就无法响应或响应较慢而无法得到理想的测量结果。不仅如此，积分电阻和示波器电阻又构成一个电阻分压器，对测量信号进行了二次分压，使测量系统的实际分压比发生改变，测量电路的实际分压比近似的等于电容分压器分压比和电阻分压器分压比的乘积，所以对具体的测试系统要进行标定后才可以使用。电容分压器中电阻对分压器的影响很显然电阻会增大电路的时间常数使电路的响应变慢。总之高压脉冲电容分压器的测量系统是一个相对复杂的系统，影响测量结果的因素很多，需要综合考虑各方面的因素才能得到比较准却的测量结果。在毕业设计的过程中，有时候考虑到某一方面的内容，却又忽略了另一方面的内容，问题总是不断的冒出，而我也在不断的改进。在导师的指导下，设计是在不断的改进和完善中。任何产品的设计都是一个不断完善的过程，对高压脉冲分压器的了解越多，就越会发现里面有很多需要自己不断学习的东西，比如在减少电容电感的方式方法；分压器的结构对行波传播过程影响；不同材料的电容器极板有哪些方面的优缺点；测量电缆对测量的影响；匹配与振荡等等。随着电力系统的发展，高电压测量技术也提出了更高的要求，这也促进了分压器的发展，新的测量方式将不会断得涌现。致谢我的