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脉冲电流波前特快速暂态过电流的产生机制探究
来源:电工技术  作者:佚名  2017-06-07 11:11:54



    对比图7(a)和图8(a)可知,经同轴传输线后的脉冲电流波已完全发生畸变,同时使得脉冲电流波失去过阻尼振荡的特点。图8(a)的脉冲电流波上下对称,且振荡幅值是脉冲电流未通过同轴传输线的十几倍,这种现象可能是脉冲电流在同轴传输线末端发生了全反射现象所致。
    由图8(b)可知,脉冲电流波的主要频率为42MHz附近及低于5MHz部分,此时暂态行波的折反射占主导作用,即42MHz及其附近频率为波形的主要振荡频率。对比图7(b)和图8(b),发现两者频谱图中频率构成大致相同,只是构成波形频率成分的幅值比例有较大差异。图7(b)脉冲电流波形频率主要集中在低于5MHz部分,即构成脉冲电流波的基本频率;图8(b)脉冲电流波频率成分集中于42MHz附近,即暂态行波折反射的基本频率。当同轴传输线末端接匹配阻抗时,仿真电路如图9所示。

    脉冲电流通过与未通过同轴传输线的波形对比如图10所示。由此可知,两者的波形完全一致,即两者是同一脉冲电流波形。对比图7(a)和图10可知,脉冲电流波前VFTC现象不是同轴传输线波阻抗不匹配所引起的暂态行波折反射造成的。

    为探究图10中脉冲电流波的频率构成,经FFT得到其频谱图,如图11所示。由此可知,脉冲电流波的基本频率为低于5MHz的频率,与图3(b)的理想脉冲电流波频率成分完全一致,验证了图7(a)测量的脉冲电流波形是真实的脉冲电流波形。由此可进一步说明,脉冲电流波前VFTC现象的确不是由同轴传输线波阻抗不匹配引起暂态行波折反射造成的,且同轴传输线波阻抗不匹配引起的振荡频率主要集中于42MHz附近。

    由以上的仿真探究可知,同轴传输线波阻抗不匹配所导致的暂态行波折反射会引起脉冲电流波形畸变,但与试验时测量的脉冲电流波前VFTC现象不同。由此可得试验时测量的脉冲电流波前VFTC不是由同轴传输线波阻抗不匹配引起的暂态行波折反射导致的,可能是电路中存在的分布参数所致。
    3 仿真验证
    由于分布参数在实际中不易通过测量工具得到,因此在电路仿真时只能采用定性的分析方法来对试验结果进行验证。由于分布参数可用集总参数表示,因此可考虑采用集总参数来模拟分布参数,两者在一定程度上是等效的,仿真时可采用集总参数来模拟分布参数建立仿真模型。
    考虑到实际试验电路中,导线与地间、导线与导线间、电感与同轴传输线间及同轴传输线端接的匹配电阻与地面间存在分布电容,使得分布参数的确定变得更加复杂。由于是定性分析问题,因此可适当简化仿真模型。本文主要结合导线与地间、电感与同轴传输线间及同轴传输线端接的匹配电阻与地面间分布电容来定性地进行仿真,仿真电路如图12所示。

    仿真得到的脉冲电流波形与实际电路测量到的脉冲电流波形特征基本一致,即脉冲电流波前存在着VFTC现象,且波峰至幅值为零,这部分也存在与图2(a)频率相同的振荡。仿真得到的脉冲电流波形如图13所示,与图2(a)的对比波形如图14所示。


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