專利名稱：一種納秒級上升沿高壓方波脈沖發(fā)生器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高電壓與絕緣技術領域，具體涉及一種納秒級上升沿高壓方波脈沖發(fā)生器。
背景技術：
高壓方波脈沖發(fā)生器作為標定信號源，在高壓領域廣泛應用，如用于標定分壓器的分壓比和響應時間、用于標定甚高頻法局部放電檢測信號等。在標定分壓器的響應時間時，高壓方波脈沖發(fā)生器輸出信號上升時間越短，分壓器響應時間的測量越準確。在標定甚高頻法局部放電檢測信號時，高壓方波脈沖發(fā)生器輸出信號上升時間越短，包含的甚高頻分量越多，越利于實現(xiàn)準確標定。輸出的方波脈沖的幅值應可在較大范圍內調節(jié)，以滿足各種不同的應用。方波脈沖平頂部分紋波系數(shù)應盡量小，便于準確測量。運用電子器件產生方波脈沖的電壓幅值最高只能達到IOV左右，上升沿最高只能達到微秒級，無法滿足高壓標定的要求。采用Marx發(fā)生器可產生十納秒級上升沿的脈沖信號，但所產生的波形一般為雙指數(shù)波形，無平頂部分，且電壓幅值太高，用于標定可能損壞標定對象。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種納秒級上升沿高壓方波脈沖發(fā)生器，能準確標定分壓器的分壓比和響應時間，保證了輸出方波的上升時間。本發(fā)明提供的一種納秒級上升沿高壓方波脈沖發(fā)生器，包括直流高壓電源、電阻、 脈沖發(fā)生電路和脈沖傳輸線；所述直流高壓電源、電阻、脈沖發(fā)生電路和脈沖傳輸線構成回路；其改進之處在于，所述高壓方波脈沖發(fā)生器包括水銀開關、控制電路和脈沖形成線；所述直流高壓電源依次與電阻、脈沖形成線、水銀開關、脈沖傳輸線和負載連接； 控制電路控制水銀開關開合；所述水銀開關為玻璃管封裝式水銀開關。其中，所述脈沖形成線為初級儲能元件，所述脈沖形成線與所述脈沖傳輸線的波阻抗匹配。其中，所述控制電路為低壓脈沖控制電路。其中，所述直流高壓電源包括斬波器和滑動變阻器，所述斬波器將低壓直流直接升為高壓直流，通過所述滑動變阻器得到可調的輸出電壓。其中，所述低壓脈沖控制電路包括555定時器。其中，所述低壓脈沖控制電路通過連桿與所述水銀開關連接；所述連桿上設置電磁鐵；所述低壓脈沖控制電路通過控制電磁鐵吸合完成對所述水銀開關的分合控制。其中，滑動變阻器最大可調值為IOkQ。與現(xiàn)有技術比，本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明能準確標定分壓器的分壓比和響應時間。本發(fā)明保證了輸出方波的上升時間。本發(fā)明實現(xiàn)了對直流高壓電源的輸出電壓的連續(xù)可調。
本發(fā)明使用的水銀開關實現(xiàn)了當控制端斷點時水銀開關必然處在斷開的位置上， 切開了電氣連接，使整體裝置更加安全。本發(fā)明實現(xiàn)了低壓控制電路與高壓主電路的電氣隔離。


圖1為本發(fā)明提供的高壓方波脈沖發(fā)生器的框圖。圖2為本發(fā)明提供的高壓方波脈沖發(fā)生器的結構圖。圖3為本發(fā)明提供的水銀開關控制方式的示意圖。圖中，1為直流高壓電源；2為充電電阻；3為脈沖形成線；4為水銀開關；5為控制電路；6為脈沖傳輸線；7為負載；8為電磁鐵；9為電磁鐵軸；10為水銀開關套筒。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的詳細說明。圖1是本實施例提供的高壓方波脈沖發(fā)生器的框圖，具體結構電路如圖2所示。高壓方波脈沖發(fā)生器包括直流高壓電源、脈沖形成線、水銀開關、脈沖傳輸線和低壓脈沖控制電路。直流高壓電源、脈沖形成線、水銀開關和脈沖傳輸線行程一個回路。水銀開關通過電磁鐵軸和低壓脈沖控制電路連接。其中電磁鐵軸上面裝有電磁鐵。圖2中，高壓直流電源和脈沖形成線之間設有充電電阻，起限流作用。本實施例的高壓方波脈沖發(fā)生器的具體工作原理是水銀開關一直為斷開狀態(tài)。直流高壓電源輸出電壓給脈沖形成線充電，低壓脈沖控制電路通過控制電磁鐵吸合控制水銀開關的斷開和導通，脈沖形成線的電壓通過水銀開關變成脈沖電壓傳給脈沖傳輸線和負載。其中低壓脈沖控制電路使用555定時器來實現(xiàn)控制。其產生可調的重復頻率脈沖，通過控制電磁鐵的吸合來實現(xiàn)水銀開關的分、合操作，使得發(fā)生器可重復頻率輸出，且
重復頻率可調。水銀開關采用玻璃管封裝式水銀開關來實現(xiàn)開關作用。本實施例的水銀開關控制方式如圖3所示，電磁鐵通過電磁鐵軸與水銀開關相連，低壓脈沖控制電路通過控制電磁鐵吸合來完成對水銀開關的分合控制。選用水銀開關作為開關元件，利用其時間常數(shù)小的特點保證輸出方波的上升時間短，上升時間可小于1納秒。脈沖形成線和脈沖傳輸線使用同軸電纜實現(xiàn)。脈沖形成線和脈沖傳輸線可以減小回路電感，降低輸出方波的上升時間。本實施例的直流高壓電源通過斬波器，利用DC/DC變化將低壓直流直接升壓為高壓直流。這種方法得到的高壓直流電源體積緊湊，調節(jié)方便。最終使用的直流模塊，其輸入電壓為直流12V，輸出電壓為直流最高3kV，通過調節(jié)一個可調電阻的阻值來實現(xiàn)對輸出電壓的連續(xù)調節(jié)，達到O-IKv連續(xù)可調。斬波器和滑動變阻器并聯(lián)。滑動變阻器最大可調值為 IOkQ。最后應該說明的是結合上述實施例僅說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制。所屬領域的普通技術人員應當理解到本領域技術人員可以對本發(fā)明的具體實施方式
進行修改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請待批的權利要求保護范圍之中。
權利要求
1.一種納秒級上升沿高壓方波脈沖發(fā)生器，包括直流高壓電源、電阻、脈沖發(fā)生電路和脈沖傳輸線；所述直流高壓電源、電阻、脈沖發(fā)生電路和脈沖傳輸線構成回路；其特征在于，所述高壓方波脈沖發(fā)生器包括水銀開關、控制電路和脈沖形成線；所述直流高壓電源依次與電阻、脈沖形成線、水銀開關、脈沖傳輸線和負載連接；控制電路控制水銀開關開合；所述水銀開關為玻璃管封裝式水銀開關。
2.如權利要求1所述的高壓方波脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述脈沖形成線為初級儲能元件，所述脈沖形成線與所述脈沖傳輸線的波阻抗匹配。
3.如權利要求1所述的高壓方波脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述控制電路為低壓脈沖控制電路。
4.如權利要求1所述的高壓方波脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述直流高壓電源包括斬波器和滑動變阻器，所述斬波器將低壓直流直接升為高壓直流，通過所述滑動變阻器得到可調的輸出電壓。
5.如權利要求3所述的高壓方波脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述低壓脈沖控制電路包括555定時器。
6.如權利要求3所述的高壓方波脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述低壓脈沖控制電路通過連桿與所述水銀開關連接；所述連桿上設置電磁鐵；所述低壓脈沖控制電路通過控制電磁鐵吸合完成對所述水銀開關的分合控制。
7.如權利要求4所述的高壓方波脈沖發(fā)生器，其特征在于，滑動變阻器最大可調值為 IOkQ。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納秒級上升沿高壓方波脈沖發(fā)生器，包括直流高壓電源、電阻、脈沖形成線、脈沖傳輸線、水銀開關和控制電路；直流高壓電源依次與電阻、脈沖形成線、水銀開關、脈沖傳輸線和負載連接；控制電路控制水銀開關開合。本發(fā)明能準確標定分壓器的分壓比和響應時間。本發(fā)明不但保證了輸出方波的上升時間，還實現(xiàn)了對直流高壓電源的輸出電壓的連續(xù)可調。本發(fā)明實現(xiàn)了低壓控制電路與高壓主電路的電氣隔離，使用的水銀開關實現(xiàn)了當控制端斷點時水銀開關必然處在斷開的位置上，切開了電氣連接，使整體裝置更加安全。
文檔編號H03K3/64GK102427346SQ20111039706
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權日2011年12月2日
發(fā)明者劉銳, 張書琦, 李金忠, 鄒曉兵, 黃昆 申請人:中國電力科學研究院