การวิเคราะห์วงจรจ่ายไฟของเครื่องกำเนิดไฟกระชากฟ้าผ่า

ตามหลักการทำงานของเครื่องจำลอง เครื่องกำเนิดไฟกระชาก ใช้ในการทดสอบความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและ เครื่องกำเนิดไฟกระชาก ทดสอบรวมกับรูปคลื่นทดสอบ 8/20 μsและ 10/700 μs ที่ใช้กันทั่วไปในมาตรฐานปัจจุบัน องค์ประกอบและพารามิเตอร์ส่วนประกอบของวงจรจำหน่ายเพื่อจำลองรูปคลื่นที่แตกต่างกันของ เครื่องกำเนิดไฟกระชาก สามารถหาได้จากสมการเชิงอนุพันธ์อันดับสองและการจำลอง MATLAB การค้นพบนี้ให้วิธีการวิเคราะห์และวิธีแก้ปัญหาสำหรับปัญหาที่พบในการทดสอบไฟกระชาก

การศึกษาล่าสุดพบว่า แรงกระตุ้นไฟกระชาก อุปกรณ์สังเกตการณ์ซึ่งรวมคอมพิวเตอร์และออสซิลโลสโคปเข้าด้วยกันสามารถบันทึกพารามิเตอร์ไฟกระชากในรูปแบบดิจิทัลได้ ด้วยการใช้ซอฟต์แวร์จำลองคอมพิวเตอร์และวิธีการปรับข้อมูลแบบไม่เชิงเส้น ข้อมูลตัวเลขจึงสามารถแปลงเป็นแบบจำลองที่สอดคล้องกันได้ รูปคลื่นไฟกระชาก. บุคลากรทดสอบออกแบบเครื่องกำเนิดไฟกระชากตามหลักการการชาร์จและการคายประจุของตัวเก็บประจุ โดยมีจุดประสงค์เพื่อจำลองพัลส์แรงดันไฟฟ้าเกินที่เกิดจากสวิตช์ระบบไฟฟ้าหรือแรงกระตุ้นฟ้าผ่า การทำความเข้าใจองค์ประกอบและโครงสร้างของวงจรคายประจุในระหว่างกระบวนการทดสอบไม่เพียงแต่ช่วยให้สามารถควบคุมกระบวนการทดสอบได้ดีขึ้น แต่ยังช่วยให้สามารถตัดสินได้อย่างแม่นยำและวิเคราะห์เชิงลึกของปัญหาที่พบในระหว่างการทดสอบอีกด้วย

1. คำจำกัดความของรูปคลื่นของเครื่องกำเนิดไฟกระชากจำลอง

ขั้นแรกให้เรากำหนดแบบจำลอง เครื่องกำเนิดไฟกระชาก รูปคลื่น จากลักษณะเฉพาะของพัลส์เดี่ยวที่ประมาณค่าการเพิ่มขึ้นและลดลงแบบเอกซ์โพเนนเชียลของรูปคลื่นพัลส์ฟ้าผ่า Bruce Godle ได้สรุปฟังก์ชันเลขชี้กำลังสองเท่าของรูปคลื่นของกระแสฟ้าผ่า
i(t)=I0k(e-at-e-βt), ( 1 )
ในสูตร (1) Io คือจำนวนพัลส์ปัจจุบัน KA α คือการลดทอนก่อนคลื่น
ค่าสัมประสิทธิ์; β คือสัมประสิทธิ์การลดทอนของคลื่นหางคลื่น K คือสัมประสิทธิ์การแก้ไขรูปคลื่น

ในทำนองเดียวกันสามารถแสดงรูปคลื่นพัลส์แรงดันไฟฟ้าได้
คุณ(t)=U0A(et/τ1-et/τ2), ( 2 )
ในสูตร (2) U0 คือค่าจำนวนพัลส์แรงดันไฟฟ้า, KV; A คือค่าสัมประสิทธิ์การแก้ไข
Τ1 คือค่าคงที่ของเวลาครึ่งจุดสูงสุด τ2 คือค่าคงที่เวลาส่วนหัว การบำบัดสูตร (1) และสูตร (2) สามารถได้รับ

ฉัน t)/u (t) = k (E-AT-E-βt) (3)
สูตร (3) เรียกว่าสมการฟังก์ชันกระแส/แรงดันสูงสุดของหน่วย 8/20 μs ค่าสัมประสิทธิ์ที่สอดคล้องกับรูปร่างคลื่นของการทดสอบ 10/700 μS

2. วงจรคายประจุของเครื่องกำเนิดกระแสกระแทก 8/20 μS การวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์

2.1 สมการและการแก้โจทย์จุลภาคของคลื่นพัลส์ปัจจุบัน

ต่อไป เราวิเคราะห์การวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ของวงจรจำหน่ายเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสกระแทก 8/20 μS อันดับแรก เราจะพิจารณาสมการเชิงอนุพันธ์ของคลื่นพัลส์ปัจจุบันและวิธีการแก้ปัญหา ความเท่าเทียมกันของวงจรปล่อยเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสกระแทกจะแสดงในรูปที่ 1 เมื่อขนาดทางเรขาคณิตของวงจรจริงน้อยกว่าความยาวคลื่นของสัญญาณการทำงาน เราเรียกมันว่าชุดของวงจรพารามิเตอร์ทั้งหมด วงจรไดนามิกประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟอิสระและองค์ประกอบความต้านทานและส่วนประกอบแบบไดนามิก สมการวงจรคือชุดของสมการเชิงอนุพันธ์ ความจุและความเหนี่ยวนำสัมพันธ์กับแรงดันและการส่งผ่านของกระแสไฟฟ้า

C - ภาชนะไฟฟ้าหลัก R -ความต้านทานวงจรและความต้านทานคลื่น L -ค่าตัวเหนี่ยวนำการกระจายวงจรและความต้านทานคลื่น

จากกฎของเคอร์ฮอฟฟ์ เราสามารถแสดงรายการความสัมพันธ์ระหว่างวงจรและแปลงสมการเชิงอนุพันธ์ของวงจร จากนั้นจึงแก้สมการการตอบสนองอิสระของระบบ เนื่องจากค่าตัวเก็บประจุคำนวณจาก C × [P1P2 (P1-P2)] เป็นพารามิเตอร์ปกติ K หากได้รับกระแสพัลส์เพื่อให้ได้ค่าแอมพลิจูดที่สอดคล้องกัน แรงดันการชาร์จของตัวเก็บประจุจะต้องเท่ากับค่ากระแสพัลส์ . อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะเพิ่มระดับความต้านทานของตัวเก็บประจุการชาร์จและเร่งการเสื่อมสภาพของความจุ เพื่อแก้ปัญหานี้ ในการใช้งานจริง เราสามารถเพิ่มความจุของตัวเก็บประจุการชาร์จได้อย่างเหมาะสมผ่านตัวเก็บประจุแบบขนาน และลดแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จ นอกจากนี้ เราสามารถจำลองผ่านส่วนประกอบ Simulink เพื่อให้ได้องค์ประกอบวงจรคายประจุและพารามิเตอร์ส่วนประกอบของคลื่นพัลส์คลื่นต่างๆ และเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐานที่ได้รับจากการรวมกันของรูปคลื่นพัลส์ อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าโมเดลเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นในสภาพแวดล้อมในอุดมคติ และในการออกแบบวงจรจริง เรายังจำเป็นต้องพิจารณาพารามิเตอร์การกระจายของส่วนประกอบต่างๆ เช่น การสูญเสียอิมพีแดนซ์ ความจุและตัวเหนี่ยวนำบนวงจร ตลอดจนพารามิเตอร์แบบกระจาย บนคอยล์ PEARSON ด้วยการปรับค่าพารามิเตอร์ส่วนประกอบต่างๆ อย่างละเอียด เราจึงได้รูปคลื่นที่ค่อนข้างมาตรฐาน

3. การใช้เครื่องกำเนิดไฟกระชากฟ้าผ่า:

ในการทดสอบไฟกระชาก การใช้งานเครื่องตรวจวัดชีพจรแบบจับกลุ่มมีความสำคัญมาก ผู้สังเกตการณ์พัลส์ไฟกระชากสามารถบันทึกพารามิเตอร์การจับกลุ่มในรูปแบบดิจิทัลผ่านความร่วมมือของคอมพิวเตอร์และออสซิลโลสโคป ด้วยการปรับข้อมูลดิจิทัลแบบไม่เชิงเส้น ข้อมูลดิจิทัลเหล่านี้จึงสามารถแปลงเป็นคลื่นการจำลองที่สอดคล้องกันได้ บุคลากรทดสอบสามารถออกแบบเครื่องกำเนิดไฟกระชากตามหลักการของการชาร์จและการคายประจุของตัวเก็บประจุ การจำลองสวิตช์ระบบไฟฟ้าหรือกระแสฟ้าผ่ากระแทกชั่วคราวที่เกิดจากกระแสชั่วคราว ด้วยการใช้การสังเกตชีพจรที่เพิ่มขึ้น บุคลากรทดสอบไม่เพียงแต่สามารถเข้าใจกระบวนการทดสอบได้ดีขึ้นเท่านั้น แต่ยังตัดสินได้อย่างแม่นยำและวิเคราะห์เชิงลึกของปัญหาในการทดสอบอีกด้วย

สรุป:

(1) ตามคุณลักษณะส่วนประกอบของวงจร (แรงดันไฟฟ้าแบบคาปาซิทีฟ กระแสเหนี่ยวนำ ฯลฯ) กฎของ Cirhoff ใช้เพื่อแสดงรายการความสัมพันธ์ของวงจร แปลงสมการเชิงอนุพันธ์ของวงจร และแก้สมการการตอบสนองอิสระของระบบ
(2) เนื่องจากค่าความจุถูกคำนวณเป็นพารามิเตอร์ปกติ K โดยค่าตัวเก็บประจุเพื่อให้ได้กระแสพัลส์ด้วยค่าแอมพลิจูดที่สอดคล้องกัน แรงดันการชาร์จของตัวเก็บประจุจะต้องเท่ากับค่ากระแสพัลส์ สิ่งนี้จะเพิ่มระดับความต้านทานของตัวเก็บประจุการชาร์จและเร่งการเสื่อมสภาพของความจุ ในการใช้งานจริง เนื่องจาก U0C [P1P2/(P1-P2)] เป็นค่าคงที่ จึงสามารถเพิ่มความจุของตัวเก็บประจุการชาร์จได้อย่างเหมาะสมผ่านตัวเก็บประจุแบบขนาน และลดแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จ
(3) ด้วยการจำลองส่วนประกอบ Simulink จะได้องค์ประกอบของวงจรคายประจุและพารามิเตอร์ส่วนประกอบของคลื่นพัลส์คลื่นต่างๆ รูปคลื่นพัลส์ที่ได้จากการผสมผสานเป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐาน อย่างไรก็ตาม นี่เป็นโมเดลที่สร้างขึ้นในสภาพแวดล้อมในอุดมคติ ในการออกแบบวงจรจริง จำเป็นต้องพิจารณาพารามิเตอร์การกระจาย เช่น การสูญเสียอิมพีแดนซ์ ความจุและตัวเหนี่ยวนำบนวงจร พารามิเตอร์แบบกระจายของสัญญาณแรงดันไฟฟ้าของแรงดันวงจร และกระแสวงจร Pearson Pearson พารามิเตอร์แบบกระจายบนขดลวดสามารถ ปรับค่าของส่วนประกอบต่างๆ เล็กน้อยเพื่อให้ได้รูปคลื่นที่ค่อนข้างมาตรฐาน
(4) โดยการสอบถามหลักการทำงานของคลื่นจำลองในการทดสอบความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและการทดสอบเครื่องกำเนิดไฟกระชากฟ้าผ่า และรวมกับรูปคลื่นทดสอบ 8/20 µs และ 10/700 µs โดยทั่วไปที่ดำเนินการในมาตรฐานปัจจุบัน รูปแบบที่สอง - สมการเชิงอนุพันธ์อันดับสามารถส่งผ่านลำดับที่สองได้ การจำลองการคำนวณโซลูชันและ Matlab เพื่อให้ได้องค์ประกอบและพารามิเตอร์ส่วนประกอบของวงจรการปล่อยเครื่องกำเนิดไฟกระชากจำลองรูปคลื่นที่แตกต่างกัน ในเวลาเดียวกัน สามารถใช้การสังเกตคลื่นพัลส์เพื่อสังเกตและบันทึก ซึ่งสามารถเข้าใจกระบวนการทดสอบได้ดีขึ้น และวิเคราะห์และแก้ไขปัญหาที่พบในการทดสอบได้อย่างแม่นยำ การประยุกต์ใช้วิธีการและเทคโนโลยีเหล่านี้จะให้วิธีการวิเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพและแนวทางแก้ไขปัญหาในการทดสอบความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและการทดสอบแรงกระแทกจากฟ้าผ่า

Tags:SG61000-5