4800kV双边高效率冲击发生器毕业设计

1、生命赐给我们，我们必须奉献生命，才能获得生命。设计要求：输出大小为4800kv 的冲击电压发生器第一章、设计冲击电容 C1 选择：取负载为 1000PF，冲击电压发生器的对地杂散电容和高压引线及球隙等的电容如估计为 500PF，电容分压器的电容如估计为 600PF，则总的负荷电容为C2=1000+500+600=2100PF为保证效率，冲击电容10 倍负荷电容，我们取C1 =10C2=21000PF=0.021uF方案选择：要输出 4800KV 的冲击电压，考虑到裕度系数，老化系数等，取标称电压为5600KV 。由于标称电压太大，加上脉冲电容器的容量限制，如果采用普通的MARX回路或者高效率回

2、路，串级至少达到20 级，通常级数过高，会给球隙的同步带来困难。因此采用双边充电的高效率回路。分14 级，每级由两个电容器串联，每个电容器充电200KV ，共 2×200×14=5600KV 。为了改善 g2 在动作时的过电压倍数，采用 2 倍倍压充电。试验变压器前接调压器，使试变输出始终保持在额定电压上。R0 为保护电阻。希望是本无所谓有，无所谓无的。这正如地上的路；其实地上本没有路，走的人多了，也便成了路。生命赐给我们，我们必须奉献生命，才能获得生命。IGBT 驱动电路 :IGBT 驱动电路采用光耦隔离进行驱动，由单片机STC89C51 提供输入信号进行控制（整个电路的

3、要求不高，程序简单，并且芯片便宜，损坏了直接更换就行）。驱动电路的作用是讲单片机的输出脉冲进行功率放大，以驱动 IGBT 的正常工作。最小应用系统驱动电路带电气隔离的 IGBT驱动电路电容器选择： 上面分析得到，每个电容器充电200KV，查资料找到 MWF200-0.2高压脉冲电容器。型号电压试 验 电电容尺寸重量压MWF200-0.200K240KV0.2uF630mm 820mm300kg2V用此种电容器 12 级串联，每级由两组 3 个电容并联之后的串联在一起，冲击电容为0.23C1(/14) F0.0215FC110C2，跟预设相比，相差不大，所以合适。每级单元接线如图.希望是本无所谓

4、有，无所谓无的。这正如地上的路；其实地上本没有路，走的人多了，也便成了路。生命赐给我们，我们必须奉献生命，才能获得生命。冲击电压发生器的主要参数：标称电压： U1=5600KV冲击电容： C1=0.0215uF标称能量： WnC1U 12 / 20.0215 F(5600kV ) 2 / 2337.12kJ波前电阻和放电电阻的计算：由上可知。 C2=2100pF波前时间Tf 1.2 s3.24RfC1C 2 /(C1C2 )3.24R f0.0215F 0.0021F / 0.0236 F得 Rf=193.40 .每级 rf=Rf /14=13.81 。如果考虑回路电感影响时：Tf 1.2 s

5、2.33RfC1C 2 /(C1C2 )2.33R f0.0215F 0.0021F / 0.0236 F得 Rf=269.21 .每级 rf=Rf /14=19.23 。半峰值时间Tt50 s0.693Rt (C1C2 )0.693Rt0.0236 F得 Rt=3057.21 ，每级 rt=Rt/14=218.37冲击电压发生器的效率：因为回路中没有 Rd，所以C191.10% .效率很高，证明所选电容是C1C 2合理的。希望是本无所谓有，无所谓无的。这正如地上的路；其实地上本没有路，走的人多了，也便成了路。生命赐给我们，我们必须奉献生命，才能获得生命。充电电阻和保护电阻的选择：当充电电阻放

6、电的时间常数为主回路放电时间常数的10-20 倍时，充电电阻不影响主回路的放电效率。在双边充电的高效回路中，有C(Rt，r f ) (10 20)Crt 。取 R=20r =43682取 R=5K。保护电阻 r 约为充电电阻 R 的 20 倍，取 r=100K。5k 的电阻有两种0.6w 和 2w 的充电时间的估算：由于采用了倍压充电回路， 增加了保护电阻R0 ，R0 阻值较大，取 R0=r=100K,有T充15（R0rnR / 2)nC15(10010014 5 / 2)140.6 F30s考虑到充电回路中C0 的影响，以及其他各种影响，估计T 充=35 秒。变压器选择 :充电回路由单相调压

7、器、试验变压器构成，以及整流电路构成。单相调压器选择： TDZ-500/0.38试验变压器按脉冲电容充电时间与标称容量进行计算， 选型。并加大安全系数到 3.0。试变容量 = 3.02 Wn / T充6337.12kJ / 20 101.14KVA试变电压 =1.1200 KV /2155.56 kV根据计算结果，选择TQSB100/200 油浸式高压试验变压器，其额定高压是200kV，额定低压是 380V，额定容量为 100kVA。基本符合要求。硅堆选择：考虑到缩短充电时间， 充电变压器经常提高 10%的电压，因此硅堆的反峰电压为： 200kV+1.1x200kV=420kV希望是本无所谓有

8、，无所谓无的。这正如地上的路；其实地上本没有路，走的人多了，也便成了路。生命赐给我们，我们必须奉献生命，才能获得生命。硅堆的额定电流以平均电流计算。实际充电电流是脉动的， 充电之初平均电流较大，选择硅堆用的平均电流难以计算。 现只能根据充电变压器输出的电流 （有效值）来选择硅堆。电流的有效值是大于平均值的。I n101.14kVA /(200kV /2)0.73A因此，选择硅堆的额定电流为1A，选择型号为 2DL-100/1.5 型低频硅堆，选择5只组成每一个整流器。希望是本无所谓有，无所谓无的。这正如地上的路；其实地上本没有路，走的人多了，也便成了路。生命赐给我们，我们必须奉献生命，才能获得

9、生命。第二章、仿真按照书上充放电回路分析，1、等效电路仿真等效仿真电路图为什么按照公式计算出来的电阻值，仿真时候产生波形的波前时间相差那么大。希望是本无所谓有，无所谓无的。这正如地上的路；其实地上本没有路，走的人多了，也便成了路。生命赐给我们，我们必须奉献生命，才能获得生命。2、倍压电源仿真显然 20s 的时候就基本能得到2 倍 Um。希望是本无所谓有，无所谓无的。这正如地上的路；其实地上本没有路，走的人多了，也便成了路。生命赐给我们，我们必须奉献生命，才能获得生命。3、全电路仿真powergui 参数设置。启动 IGBT 前（模拟球隙放电前），随机选取几个电容观察，发现在9s 左右基本都充电完成。希望是本无所谓有，无所谓无的。这正如地上的路；其实地上本没有路，走的人多了，也便成了路。生命赐给我们，我们必须奉献生命，才能获得生命。如图，能在极短时间内释放出 -4.9e6 左右的冲击高电压 ( 与前面等效电路基本输出一致 )，要想获得不同大小的电压，可在充电变压器低压侧添加一个单相