雷サージ発生器の放電回路の解析

シミュレートされた動作原理によると、 サージ発生器 電磁両立性試験に使用され、 雷サージ発生器 現在の規格で一般的に使用されている 8/20 μs および 10/700 μs のテスト波形と組み合わせた、さまざまな波形をシミュレートするための放電回路の構成およびコンポーネント パラメータ。 サージ発生器 は、2 次微分方程式と MATLAB シミュレーションを通じて取得できます。これらの発見は、サージ試験で遭遇する問題に対する分析方法と解決策を提供します。

最近の研究はそれを示しました サージインパルス コンピュータとオシロスコープを組み合わせた観測装置は、サージパラメータをデジタル形式で記録できます。コンピュータシミュレーションソフトウェアと非線形データフィッティング手法を使用することにより、数値情報を対応するシミュレーション結果に変換できます。 サージ波形。試験担当者は、電力システムのスイッチや雷インパルスによって生成される過電圧パルスをシミュレートすることを目的として、コンデンサの充電と放電の原理に基づいてサージ発生器を設計します。テストプロセス中に放電回路の構成と構造を理解することは、テストプロセスをより適切に制御できるだけでなく、テスト中に発生した問題を正確に判断し、詳細に分析することも可能にします。

1. 模擬サージ発生波形の定義

まず、シミュレートされたものを定義しましょう サージ発生器 波形。ブルース・ゴドルは、雷パルス波形の指数関数的な上昇と下降を近似する単一パルス特性に基づいて、雷電流波形の二重指数関数を要約しました。
i（t）=I0k（e-at-e-βt），（ 1 ）
式 (1) において、Io は電流パルス KA に相当する値です。 αは波の前の減衰です
係数; β は波尾減衰係数です。 Kは波形補正係数です。

同様に電圧パルス波形も表現できます。
u（t）=U0A（et/τ1-et/τ2），（ 2 ）
式（２）において、Ｕ０は電圧パルス量値ＫＶである。 A は補正係数です。
Τ1 はハーフピーク時定数です。 τ2 はヘッド時定数です。式(1)と式(2)の処理が得られます。

I t)/u (t) = k (E-AT-E-βt)。 (3)
式（３）を単位ピーク電流電圧関数式と呼ぶ。 3/8μs 20/10μs試験の波形に対応する係数値。

2. 8/20μS衝撃電流発生器 放電回路 数学的解析

2.1 電流脈波微分方程式と解

次に、8/20 μS 衝撃電流発生器の放電回路の数学的解析を分析しました。まず電流パルス波の微分方程式とその解を考えます。衝撃電流発生器の放電回路に相当する回路を図 1 に示します。実際の回路の幾何学的サイズが動作信号の波長よりはるかに小さい場合、それを全パラメータ回路の集合と呼びます。ダイナミック回路は独立した電源と抵抗素子、ダイナミック部品で構成され、その回路方程式は一連の微分方程式となります。静電容量、インダクタンスは電圧と電流の通過に関係します。

C - メイン電気コンテナ。 R - 回路インピーダンスと波抵抗。 L回路の分布インダクタンス値と波抵抗。

キルホフの法則により、回路間の関係をリスト化し、回路の微分方程式を変換し、システムの自由応答方程式を解くことができます。コンデンサ値は正規化パラメータKとしてC×[P1P2(P1-P2)]から計算されるため、対応する振幅値を得るためのパルス電流を求める場合、コンデンサの充電電圧はパルス電流値と等しくなければなりません。 。ただし、これにより充電コンデンサの抵抗レベルが増加し、静電容量の劣化が加速します。この問題を解決するには、実際のアプリケーションでは、並列コンデンサを通じて充電コンデンサの容量を適切に増やし、充電電圧振幅を下げることができます。さらに、Simulinkコンポーネントを介してシミュレーションを行うことで、さまざまな波のパルス波の放電回路構成とコンポーネントパラメータを取得し、パルス波形の組み合わせによって得られる標準要件を満たすことができます。ただし、これらのモデルは理想的な環境で確立されたものであり、実際の回路設計では、分布パラメータだけでなく、回路上のインピーダンス損失、容量、インダクタなどのコンポーネントの分布パラメータも考慮する必要があることに注意してください。ピアソンコイルに。さまざまなコンポーネントのパラメータ値を微調整することで、比較的標準的な波形に到達できます。

3. 雷サージ発生器の応用:

サージ試験では、群発パルスオブザーバの適用が非常に重要です。サージパルスオブザーバは、コンピュータとオシロスコープの連携により、デジタル形式で群れパラメータを記録できます。デジタル情報の非線形フィッティングを通じて、これらのデジタル情報を対応するシミュレーション波形に変換できます。試験担当者は、コンデンサの充電と放電の原理に従ってサージ発生器を設計し、電力システムのスイッチや過渡現象によって生成される落雷衝撃過渡現象をシミュレーションできます。サージングパルスの観察を応用することで、テスト担当者はテストプロセスをよりよく把握できるだけでなく、テストの問題を正確に判断し、詳細に分析することができます。

結論：

(1) 回路のコンポーネント特性 (容量性電圧、インダクタンス電流など) に従って、シールホフの法則を使用して回路関係をリストし、回路の微分方程式を変換し、システムの自由応答方程式を解きます。
(2) 対応する振幅値のパルス電流を得るには、コンデンサ値により正規化パラメータ K として容量値を計算するため、コンデンサの充電電圧はパルス電流値と等しくなければなりません。これにより、充電コンデンサの抵抗レベルが増加し、静電容量の劣化が加速します。実際のアプリケーションでは、U0C [P1P2/(P1-P2)] は固定値であるため、並列コンデンサを通じて充電コンデンサ容量を適切に増加させ、充電電圧振幅を低減できます。
(3) Simulink コンポーネントのシミュレーションを通じて、放電回路構成と異波パルス波のコンポーネント パラメータを取得します。組み合わせにより得られるパルス波形は規格の要件を満たします。ただし、これは理想的な環境で確立されたモデルです。実際の回路設計では、回路上のインピーダンス損失、静電容量、インダクタなどの分布パラメータ、回路電圧や回路電流の電圧の符号の分布パラメータを考慮する必要があります。 Pearson Pearson コイル上の分布パラメータは、比較的標準的な波形を実現するには、さまざまなコンポーネントの値にわずかに調整します。
(4) 電磁適合性試験および雷サージ発生器試験における模擬波サージの動作原理の調査を通じて、現在の規格で一般的に行われている 8/20 μs および 10/700 μs の試験波形と組み合わせて、第 XNUMX の -次数微分方程式は XNUMX 次を通過できます。ソリューションおよび Matlab 計算シミュレーションにより、さまざまな波形シミュレーション サージ発生器放電回路の構成およびコンポーネント パラメーターを取得します。同時に、波パルス観測を使用して観察および記録することができるため、テストプロセスをよりよく把握し、テストで遭遇した問題を正確に分析および解決できます。これらの手法や技術を応用することで、電磁両立性試験や雷衝撃試験の問題に対する効果的な解析手法や解決策が提供されます。

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