Análisis del circuito de descarga del generador de sobretensiones relámpago

Según el principio de funcionamiento del simulado. generador de sobretensión utilizado en pruebas de compatibilidad electromagnética y generador de sobretensiones prueba, combinada con las formas de onda de prueba de 8/20 μs y 10/700 μs comúnmente utilizadas en los estándares actuales, la composición y los parámetros de los componentes del circuito de descarga para simular diferentes formas de onda de generador de sobretensión se puede obtener mediante ecuaciones diferenciales de segundo orden y simulación MATLAB. Estos hallazgos proporcionan métodos analíticos y soluciones para los problemas encontrados en las pruebas de sobretensión.

Generador de sobretensiones SG61000-5

Estudios recientes han demostrado que impulso de oleada Los dispositivos de observación, que combinan computadoras y osciloscopios, pueden registrar los parámetros de sobretensión en forma digital. Mediante el uso de software de simulación por computadora y métodos de ajuste de datos no lineales, la información numérica se puede transformar en datos simulados correspondientes. Formas de onda de sobretensión. El personal de pruebas diseña generadores de sobretensión basados ​​en el principio de carga y descarga de condensadores, con el objetivo de simular pulsos de sobretensión generados por interruptores del sistema eléctrico o impulsos de rayos. Comprender la composición y estructura del circuito de descarga durante el proceso de prueba no solo proporciona un mejor control del proceso de prueba, sino que también permite un juicio preciso y un análisis en profundidad de los problemas encontrados durante la prueba.

1. Definición de forma de onda del generador de sobretensión simulada

Primero, definamos el simulado. generador de sobretensión forma de onda. Basándose en las características de un solo pulso que se aproximan al ascenso y descenso exponencial de la forma de onda del pulso de un rayo, Bruce Godle resumió la función doble exponencial de la forma de onda de la corriente del rayo.
i（t）=I0k（e-at-e-βt）， （ 1 ）
En la fórmula (1), Io es el impulso actual, KA; α es la atenuación ante las ondas.
Coeficiente; β es el coeficiente de atenuación de la cola de onda; K es el coeficiente de corrección de la forma de onda.

De manera similar, las formas de onda de pulso de voltaje se pueden representar
u（t）=U0A（et/τ1-et/τ2）， （ 2 ）
En la fórmula (2), U0 es el valor acumulado del pulso de voltaje, KV; A es el coeficiente de corrección;
Τ1 es una constante de tiempo media media; τ2 es la constante de tiempo de carga. Se puede obtener el tratamiento de fórmula (1) y fórmula (2).

I t)/u (t) = k (E-AT-E-βt). (3)
La fórmula (3) se denomina ecuación de función de corriente/voltaje pico unitario. 8/20 μs El valor del coeficiente correspondiente a la forma de onda de la prueba de 10/700 μS.

2. Generador de corriente de impacto de 8/20 μS Circuito de descarga Análisis matemático

2.1 Ecuación y solución de microdivisión de onda de pulso actual

A continuación, analizamos el análisis matemático del circuito de descarga del generador de corriente de impacto de 8/20 μS. Primero, consideramos la ecuación diferencial de la onda de pulso actual y su solución. El equivalente del circuito de descarga del generador de corriente de impacto se muestra en la Figura 1. Cuando el tamaño geométrico del circuito real es mucho menor que la longitud de onda de la señal de trabajo, lo llamamos una colección de circuitos de parámetros totales. El circuito dinámico compuesto por una fuente de alimentación independiente y un elemento de resistencia y componentes dinámicos, su ecuación de circuito es un conjunto de ecuaciones diferenciales. La capacitancia, inductancia está relacionada con el voltaje y el paso de la corriente.

Figura 1 Principio equivalente del circuito de descarga del generador de corriente de impacto

C -Contenedor eléctrico principal; R -impedancia del circuito y resistencia a las ondas; Valor de inductancia de distribución del circuito L y resistencia de onda.

Mediante la ley de Kirhoff, podemos enumerar la relación entre el circuito y convertir la ecuación diferencial del circuito, y luego resolver la ecuación de respuesta libre del sistema. Debido a que el valor del capacitor se calcula a partir de C × [P1P2 (P1-P2)] como un parámetro normalizado K, si se desea obtener la corriente de pulso para obtener el valor de amplitud correspondiente, el voltaje de carga del capacitor debe ser igual al valor de corriente de pulso. . Sin embargo, esto aumentará el nivel de resistencia de los condensadores de carga y acelerará el envejecimiento de la capacitancia. Para resolver este problema, en aplicaciones prácticas, podemos aumentar adecuadamente la capacidad del capacitor de carga a través de capacitores en paralelo y reducir la amplitud del voltaje de carga. Además, podemos simular a través del componente Simulink para obtener la composición del circuito de descarga y los parámetros de los componentes de diferentes ondas de pulso, y cumplir con los requisitos estándar obtenidos mediante la combinación de formas de onda de pulso. Sin embargo, cabe señalar que estos modelos se establecen en un entorno ideal y, en el diseño de circuitos reales, también debemos considerar los parámetros de distribución de componentes como la pérdida de impedancia, la capacitancia y los inductores en el circuito, así como los parámetros distribuidos. en la bobina PEARSON. Mediante los valores de parámetros de componentes diferentes de ajuste fino, podemos alcanzar una forma de onda relativamente estándar.

3. Aplicación del generador de sobretensiones por rayos:

En la prueba de sobretensión, la aplicación del observador de pulso enjambre es muy importante. El observador del pulso de sobretensión puede registrar los parámetros del enjambre en forma digital mediante la cooperación de la computadora y el osciloscopio. Mediante el ajuste no lineal de información digital, esta información digital se puede convertir en las correspondientes ondas de simulación. El personal de prueba puede diseñar el generador de sobretensión de acuerdo con el principio de carga y descarga del condensador, simulando el interruptor del sistema de energía o los transitorios de impacto de rayo generados por transitorios. Mediante la aplicación de observaciones de pulso en aumento, el personal de prueba no solo puede comprender mejor el proceso de prueba, sino también juzgar con precisión y en profundidad el análisis de los problemas en la prueba.

Conclusión:

(1) De acuerdo con las características de los componentes del circuito (voltaje capacitivo, corriente de inductancia, etc.), la ley de Cirhoff se utiliza para enumerar la relación del circuito, convertir la ecuación diferencial del circuito y resolver la ecuación de respuesta libre del sistema.
(2) Debido a que el valor de capacitancia se calcula como un parámetro normalizado K por el valor del capacitor para obtener la corriente de pulso con el valor de amplitud correspondiente, el voltaje de carga del capacitor debe ser igual al valor de corriente de pulso. Esto aumentará el nivel de resistencia del condensador de carga y acelerará el envejecimiento de la capacitancia. En aplicaciones prácticas, debido a que U0C [P1P2/(P1-P2)] es un valor fijo, puede aumentar adecuadamente la capacidad del capacitor de carga a través de capacitores paralelos y reducir la amplitud del voltaje de carga.
(3) Mediante la simulación del componente Simulink, se obtienen la composición del circuito de descarga y los parámetros de los componentes de diferentes ondas de pulso. La forma de onda del pulso obtenida por la combinación cumple con los requisitos estándar. Sin embargo, este es un modelo establecido en un entorno ideal. En el diseño de circuito real, es necesario considerar los parámetros de distribución como la pérdida de impedancia, la capacitancia y los inductores en el circuito, los parámetros distribuidos de los signos del voltaje del circuito y la corriente del circuito. Pearson Pearson Los parámetros distribuidos en la bobina pueden ajustarse ligeramente a los valores de diferentes componentes para lograr una forma de onda relativamente estándar.
(4) A través de la investigación del principio de funcionamiento de las ondas simuladas en la prueba de compatibilidad electromagnética y la prueba del generador de sobretensiones por rayos, y combinado con las formas de onda de prueba de 8/20 μs y 10/700 μs generalmente realizadas en los estándares actuales, el segundo: La ecuación diferencial de orden se puede pasar por la de segundo orden. Solución y simulación de cálculo en Matlab para obtener la composición y los parámetros de los componentes de diferentes circuitos de descarga de generadores de sobretensiones con simulación de formas de onda. Al mismo tiempo, el uso de observaciones de pulso de onda se puede utilizar para observar y registrar, lo que puede comprender mejor el proceso de prueba y analizar y resolver con precisión los problemas encontrados en la prueba. La aplicación de estos métodos y tecnologías proporcionará métodos de análisis eficaces y soluciones a problemas en pruebas de compatibilidad electromagnética y pruebas de impacto de rayos.