冲击电压发生器仿真设计2

1、冲击电压发生器的设计 杨垄一、 工作原理冲击电压发生器通常都采用Marx回路，如图1所示。图中C为级电容,它们由充电电阻R 并联起来,通过整流回路T-D-r充电到V。此时,因保护电阻r 一般比R 约大10倍,它不仅保护了整流设备,而且还能保证各级电容充电比较均匀。在第1级中g0为点火球隙，由点火脉冲起动；其他各级中g为中间球隙,它们调整在g0起动后逐个动作。这些球隙在回路中起控制开关的作用,当它们都动作后,所有级电容C 就通过各级的波头电阻Rf串联起来,并向负荷电容C0充电。此时,串联后的总电容为C/n，总电压为nV。n为发生器回路的级数。由于C0较小，很快就充满电,随后它将与级电容C一起通过

2、各级的波尾电阻Rt放电。这样，在负荷电容C0上就形成一很高电压的短暂脉冲波形的冲击电压。在此短暂的期间内,因充电电阻R 远大于Rf和Rt,因而它们起着各级之间隔离电阻的作用。冲击电压发生器利用多级电容器并联充电、串联放电来产生所需的电压，其波形可由改变Rf和Rt的阻值进行调整, 幅值由充电电压V 来调节，极性可通过倒换硅堆D两极来改变。图 1 冲击电压发生器回路（Marx回路）二、Simulink设计1、冲击电压发生器主要参数标称电压：U1=100*8=800 kV冲击电容：C1=0.025 F负荷总电容：C2=0.0021F2、等效电路图如下图 2 简化等效图3、计算本试验取Tf=1.25

3、s，Tt=38.5s，且不考虑回路电感波前时间Tf=1.25s=3.24(Rd+Rf)C1C2/(C1+C2) =3.24(Rd+Rf)*0.025 F*0.0021 F/0.0271 F求出Rd+Rf=199.14，同理可计算：半峰值时间 Tt=38.5s=0.693(Rd+Rt)(C1+C2) =0.693(Rd+Rt)*0.0271求出Rd+Rt=2050根据Tf、Tt求出各参数后，将Rd、Rf、Rt、C1、C2带入图2中，经过一系列的对比，可选Rd=15，Rf=184.14，Rt=2035带入图中，查看scope图 3 C2电压波形图图3是C2的电压波形图 三、程序设计1、Rd=15;

4、Rf=184.14;Rt=2035;C1=2.5e-2;C2=2.1e-3;U1=800000;A=1/(C2*C1*(Rd*Rf+Rd*Rt+Rf*Rt) ;A1=A*(C1*(Rd+Rt)+C2*(Rf+Rt);A2=A;B=A*Rt*C1;num=B*U1;den=1 A1 A2;U2=tf(num,den);impulse(num,den);2、图形如下图表 4 C2电压波形图四、冲击电压发生器的效率根据公式，=C1/(C1+C2)=0.025/0.0271=0.923此值比原估计的效率高，所以所选电容是合适的。五、各参数对波形的影响由Tf=3.24(Rd+Rf)C1C2/(C1+C2)和Tt=0.693(Rd+Rt)(C1+C2)可以看出， 当Rd（或Rf或Rt）增大，其他不变的时候，Tf和Tt都会增大，波头会