| 主权项 |
一种电感储能型脉冲功率系统中电爆炸丝断路开关实验装置，其特征在于该实验装置包括主控制电路（1）、高压脉冲电源（2）、升压整流电路（3）、电爆炸丝断路开关实验电路（4）、高压测量电路（5）、脉冲高压电流测量电路（6）和人机界面（7）；主控制电路（1）包含单片机及外围电路（101）、光纤‑串口转换电路（102）、AD采集电路（103）和接口电路（104）；单片机采用的是C8051F020，具备较多的IO接口，片上AD，兼容51指令集，具有较好的电磁兼容性，能够很好地胜任作为该实验装置的主控芯片的工作；主控制电路（1）完成的主要功能包括：通过高压测量电路（5）对脉冲电容器组（401）两端电压值进行测量，并根据分压比进行换算，得出脉冲电容器组（401）上电压真实值；通过直流电机驱动器对自耦变压器（301）中的触点位置进行操控，从而改变自耦变压器（301）的输出电压；根据采集计算出的脉冲电容器组（401）电压值与接收的人机界面（7）发送的预算值的对比，对自耦变压器（301）的输出电压进行修正调节；向高压脉冲电源（2）发送低压脉冲信号（9）；通过光纤（11）与人机界面（7）进行通信，把采集的脉冲电容器组（401）电压信息实时的传输给人机界面（7）；同时接收并执行人机界面（7）传送过来的控制指令；高压脉冲电源（2）包含高隔离变压器（201）、低压触发信号（204）、光纤隔离传输电路（205）、整流电路（202）、储能电路（203）、可控硅（206）和脉冲变压器（207）；高压脉冲电源（2）的主要功能是同步放大来自主控制电路（1）的低压脉冲信号（9），产生高压脉冲信号（10），触发火花隙开关（402）导通；升压整流电路（3）包含自耦变压器（301）、高压变压器（302）、整流硅堆（303）和限流电阻（304）；其中自耦变压器（301）能够通过电机调节输出电压，其输入为市电，输出电压在0~250V之间连续可调；自耦变压器（301）接收来自主控制电路（1）发送的电机控制信号，改变输出电压并输送给高压变压器（302）；高压变压器（302）变压器的升压比为1:100，其输出的高压经整流硅堆（303）单相整流后通过限流电阻（304）给脉冲电容器组（401）充电；升压整流电路（3）能够给脉冲电容器组（401）充电的最高电压为35 kV；采用的整流硅堆（303）的最大反向耐压为80 kV；电爆炸丝断路开关实验电路（4）由脉冲电容器组（401）、火花隙开关（402）、储能电感（403）、金属丝（404）、空气开关（405）和负载（406）组成；脉冲电容器组（401）由4台1.04μF/30kV的脉冲电容器并联组成；当脉冲电容器组（401）上的电压充至预设值时，可通过人机界面（7）上的按钮向主控制电路（1）发送放电指令，主控制电路（1）向高压脉冲电源（2）发送低压脉冲信号（9），经放大为高压脉冲信号（10）后，触发火花隙开关（402）导通，脉冲电容器组（401）上的能量经火花隙开关（402），储能电感（403）对金属丝（404）放电；当金属丝（404）经电加热，温度超过其沸点后熔断，断开此放电回路，储能电感（403）上感应出的高压使空气开关（405）导通，完成电流的切换，脉冲能量释放到负载（406）上；高压测量电路（5）由两支高压电阻组成；两支高压电阻的阻值之比为15000:1，当脉冲电容器组（401）上的电压为20kV时，输出的低压为1.33V；此低压信号通过屏蔽双绞线送至主控制电路（1）的AD采集电路（103）；脉冲高压电流测量电路（6）包括测量金属丝（404）两端脉冲高压的高压探头、测量金属丝（404）上脉冲电流的Rogowski线圈、示波器；示波器为数字存储式，能够记录脉冲电压和电流波形，并存储至电脑；人机界面（7）包括单片机控制电路、控制按钮和液晶点阵显示屏；人机界面（7）的主要功能有：监控操作人员通过按键发出的指令，并且把指令通过光纤（11）传输到主控制电路（1）；通过光纤（11）接收主控制电路（1）传输过来的当前脉冲电容器组（401）的电压值，并实时的显示在LED屏上；其中LED屏幕上能够显示预设电压值，实际电压值和相关的状态信息；其中，主控制电路（1）、高压脉冲电源（2）、升压整流电路（3）、电爆炸丝断路开关实验电路（4）和高压测量电路（5）安置于机柜内；主控制电路（1）和高压脉冲电源（2）安装在机柜上部的安装板I上，安装板I竖直放置；升压整流电路（3）和高压测量电路（5）位于机柜的底层，其中整流电路部分和高压测量电路（5）位于机柜底层的安装板III上，安装板III也竖直放置；电爆炸丝断路开关实验电路（4）置于安装板II上，安装板II水平放置，位于机柜中部；用于脉冲高压和电流测量的高压探头和Rogowski线圈同样放置在安装板II上；在机柜周围布置有屏蔽网，屏蔽网留有门，方便实验人员进出；脉冲高压电流测量电路（6）和人机界面（7）放置于屏蔽网外部的实验台上。 |
