阅读说明：本技术 冲击电压发生器及其触发脉冲波形调控装置 (Impulse voltage generator and trigger pulse waveform regulating and controlling device thereof ) 是由 李光茂 乔胜亚 朱晨 杨森 刘宇 邓剑平 陈莎莎 刘建成 敖昌民 黄柏 朱璐 于 2019-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种冲击电压发生器及冲击电压发生器的触发脉冲波形调控装置。一种冲击电压发生器的触发脉冲波形调控装置,包括：波前整形电路,与所述冲击电压发生器连接,用于接收所述冲击电压发生器输出的触发脉冲并对所述触发脉冲的前沿进行整形后输出波前整形脉冲,以缩短所述触发脉冲的上升时间；波尾整形电路,与所述波前整形电路连接,用于接收所述波前整形脉冲并对其后沿进行整形后输出整形脉冲,以缩短所述触发脉冲的下降时间。上述冲击电压发生器的触发脉冲波形调控装置对触发脉冲进行整形以缩短其上升时间和下降时间,由此提高触发脉冲的触发能力。(The invention relates to an impulse voltage generator and a trigger pulse waveform regulating and controlling device of the impulse voltage generator. A trigger pulse waveform regulating and controlling device of a surge voltage generator comprises: the wave front shaping circuit is connected with the impulse voltage generator and is used for receiving the trigger pulse output by the impulse voltage generator, shaping the front edge of the trigger pulse and outputting a wave front shaping pulse so as to shorten the rising time of the trigger pulse; and the wave tail shaping circuit is connected with the wave front shaping circuit and is used for receiving the wave front shaping pulse, shaping the back edge of the wave front shaping pulse and outputting the shaping pulse so as to shorten the falling time of the trigger pulse. The trigger pulse waveform regulating and controlling device of the impulse voltage generator shapes the trigger pulse to shorten the rising time and the falling time of the trigger pulse, so that the triggering capacity of the trigger pulse is improved.)

冲击电压发生器及其触发脉冲波形调控装置

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种冲击电压发生器及冲击电压发生器的触发脉冲波形调控装置。

背景技术

高电压大容量的冲击电压发生器在电力设备试验领域具有极广泛的应用，当其负载容量较大时，冲击电压发生器必须具有极其紧凑的结构和极低的回路电感，以保证具有足够的驱动负载的能力。但是，当冲击电压发生器的结构非常紧凑时，不可避免地导致冲击电压发生器的主电容、主开关尺寸减小，形成较大的回路杂散电容，从而对触发有很高的要求，而传统的冲击电压发生器并不能满足对紧凑型大容量冲击电压发生器触发的苛刻要求。

发明内容

基于此，有必要针对传统的冲击电压发生器不能满足对紧凑型大容量冲击电压发生器触发的苛刻要求的问题，提供一种冲击电压发生器及冲击电压发生器的触发脉冲波形调控装置。

一种冲击电压发生器的触发脉冲波形调控装置，包括：

波前整形电路，与所述冲击电压发生器连接，用于接收所述冲击电压发生器输出的触发脉冲并对所述触发脉冲的前沿进行整形后输出波前整形脉冲，以缩短所述触发脉冲的上升时间；

波尾整形电路，与所述波前整形电路连接，用于接收所述波前整形脉冲并对其后沿进行整形后输出整形脉冲，以缩短所述触发脉冲的下降时间。

在其中一个实施例中，所述波前整形电路包括中储单元和开关单元，所述中储单元的两端分别与所述冲击电压发生器和接地端连接，所述中储单元用于储存所述触发脉冲的波前能量，所述开关单元的两端分别与所述冲击电压发生器和所述波尾整形电路连接，所述开关单元闭合后释放所述中储单元储存的能量。

在其中一个实施例中，所述中储单元包括中储电容，所述中储电容的电容值范围为300pF～3nF。

在其中一个实施例中，所述中储电容的电容值为1nF。

在其中一个实施例中，所述开关单元包括锐化开关，所述锐化开关的导通时间范围为5ns～50ns。

在其中一个实施例中，所述波尾整形电路包括电缆、滤波单元及放电单元，所述电缆的两端分别与所述波前整形电路和所述滤波单元连接，所述电缆用于将所述波前整形脉冲输出给所述滤波单元，所述滤波单元用于接收所述波前整形脉冲并滤除其波尾的低频分量，所述放电单元与所述滤波单元连接，所述放电单元用于释放所述滤波单元的残余电荷。

在其中一个实施例中，所述电缆包括放大模块，所述放大模块用于放大所述波前整形脉冲。

在其中一个实施例中，所述滤波单元为滤波电容，所述滤波电容的电容值范围为：

其中，所述C为所述滤波电容的电容值，所述T为所述整形脉冲的预设波尾时间。

在其中一个实施例中，所述放电单元包括接地电阻，所述接地电阻的阻值范围为1MΩ～100MΩ。

一种冲击电压发生器，包括冲击电压发生模块以及与其连接的如上任一所述的冲击电压发生器的触发脉冲波形调控装置，所述冲击电压发生模块用于发出触发脉冲，所述冲击电压发生模块的触发脉冲波形调控装置用于对所述触发脉冲的波形进行整形。

上述冲击电压发生器及冲击电压发生器的触发脉冲波形调控装置包括波前整形电路和波尾整形电路，其中，波前整形电路用于接收冲击电压发生器输出的触发脉冲并对其前沿进行整形后输出波前整形脉冲以缩短触发脉冲的上升时间，波尾整形电路用于接收波前整形脉冲并对其后沿进行整形后输出整形脉冲以缩短触发脉冲的下降时间，由此提高触发脉冲的触发能力。

附图说明

图1为一实施例中的冲击电压发生器的触发脉冲波形调控装置的结构框图。

图2为一实施例中的冲击电压发生器的触发脉冲波形调控装置的电路框图。

图3为一实施例中的冲击电压发生器的触发脉冲波形调控装置的电路图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

针对传统的冲击电压发生器不能满足对紧凑型大容量冲击电压发生器触发的苛刻要求的问题，本申请提供一种冲击电压发生器的触发脉冲波形调控装置(以下简称调控装置)。该调控装置可以对冲击电压发生器的触发脉冲的波形进行调节，减小触发脉冲的上升时间和波尾时间，提高其高频分量，提升其触发能力，从而满足紧凑型大容量冲击电压发生器触发的要求。下面就对该调控装置作具体介绍。

在一实施例中，如图1中所示，一种调控装置10包括波前整形电路100和波尾整形电路200。

波前整形电路100分别与冲击电压发生器(未图示)和波尾整形电路200连接。冲击电压发生器是一种产生雷电冲击电压波及操作过电压波等脉冲波的高电压发生装置。波前整形电路100用于接收冲击电压发生器输出的触发脉冲并对触发脉冲的前沿进行整形后输出波前整形脉冲，以缩短触发脉冲的上升时间。波尾整形电路200用于接收波前整形脉冲并对其后沿进行整形后输出整形脉冲，以缩短触发脉冲的下降时间。触发脉冲依次经过波前整形电路100和波尾整形电路200的整形后输出整形脉冲，输出的整形脉冲相对于输入的触发脉冲缩短了上升时间和下降时间，满足凑型大容量冲击电压发生器触发的要求。

在一实施例中，如图2中所示，波前整形电路100包括中储单元110和开关单元120。中储单元110的一端通过波前整形电路的输入端J1与冲击电压发生器连接以引入未经整形的触发脉冲。中储单元110的另一端与接地端(GND)连接，接地端提供零电位。中储单元110用于储存未经整形的触发脉冲的波前能量。需要说明的是，中储单元110也可以通过其他方式引入触发脉冲并不限于与冲击电压发生器连接以获取其触发脉冲。

开关单元120的两端分别与冲击电压发生器和波尾整形电路200连接，即开关单元120也与中储单元110连接，开关单元120闭合后快速释放中储单元110储存的能量，则完成对触发脉冲的前沿的整形过程，减小其上升时间，经过波前整形电路100整形后的触发脉冲即为波前整形脉冲，并通过与波尾整形电路200的连接以将波前整形脉冲输出给波尾整形电路200。

具体的，在一实施例中，如图3中所示，中储单元110包括中储电容C₁。开关单元120包括锐化开关S₁。示例性的，中储电容C₁的电容值范围为300pF～3nF，例如，中储电容C₁为电容值为1nF的高压陶瓷低电感电容器，高压陶瓷电容器为交流工作电压10KV以上的电容器，或者直流工作电压40KV以上的陶瓷电容器，能适应高电压大容量的冲击电压发生器。锐化开关S₁采用高气压气体间隙，其导通时间在10ns量级，导通时间短，例如锐化开关S₁的导通时间范围为5ns～50ns。上述中储电容C₁和锐化开关S₁能满足快速放电的要求，从而减小触发脉冲的上升时间。

在一实施例中，参见图2，波尾整形电路200包括电缆210、滤波单元220以及放电单元230。电缆210的两端分别与波前整形电路100和滤波单元220连接，电缆210用于将波前整形脉冲输出给滤波单元220。在本实施例中，电缆210包括放大模块(图未示)，放大模块用于放大波前整形脉冲，放大模块可以将波前整形脉冲的幅值放大接近一倍。滤波单元220用于接收波前整形脉冲并滤除其波尾的低频分量，从而大幅提高其高频分量。本实施例中，滤波单元220接收的是放大后的波前整形脉冲。放电单元230的两端分别与滤波单元220和接地端连接，放电单元230用于释放滤波单元220的残余电荷，由此完成对触发脉冲的后沿的整形过程，减小其下降时间，经过波尾整形电路200整形后的波前整形脉冲即为整形脉冲，并通过输出端J2输出该整形脉冲。

具体的，参见图3，滤波单元220为滤波电容C₃。例如，滤波电容C₃采用高压陶瓷低电感电容器，其电容值选取是波尾整形的关键。当未经整形的触发脉冲的波尾时间为微秒量级，而经过波尾整形电路200以后输出的整形脉冲波尾时间为纳秒量级时，滤波电容C₃的电容值范围为：

其中，C为滤波电容C₃的电容值，T为整形脉冲的预设波尾时间。例如，整形脉冲波形的波尾时间为10ns，则对应的滤波电容C₃不超过16nF。

放电单元230包括接地电阻R₁。接地电阻R₁采用兆欧姆量级的电阻，例如，接地电阻R₁的阻值范围为1MΩ～100MΩ。接地电阻R₁用于将上一次整形脉冲输出过程中滤波电容C₃上的残余电荷缓慢释放，防止残余电荷对后续输出的影响。

上述调控装置10，包括波前整形电路100和波尾整形电路200。一方面，波前整形电路100进行触发脉冲前沿的整形，用以缩短触发脉冲的上升时间，另一方面，通过波尾整形电路200进行触发脉冲波尾的整形，用以缩短触发脉冲的波尾时间，且大幅提高触发脉冲的高频分量，从而提高触发脉冲的触发能力，使得满足对紧凑型大容量冲击电压发生器触发的苛刻要求。

本申请还提供一种冲击电压发生器，包括冲击电压发生模块以及与其连接的如上任一实施例所述的调控装置10。冲击电压发生模块用于发出触发脉冲，调控装置10用于对触发脉冲的波形进行整形。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。