基于Multisim的并联阻容分压器仿真

作者： 国自电气 时间：2024-11-04 09:31:44 阅读：76

分压器是现场工频交流高电压和直流高电压测量的主要设备．一般分压器可利用电容器分压或电阻器分压，亦或者阻容结合分压等．阻容分压器结合电阻分压器和电容分压器的各自优点，并在二者基础上进行了改进和发展，大大改善了响应性能，是性能更加优越的分压器．利用阻容混合分压的分压器根据电路结构一般分为串联式阻容分压器和并联式阻容分压器．在脉冲高压强流测试装置上，一般主要采用阻容分压器，其响应性能已经有了很大的改善，是更为优越的分压器．串联式阻容分压电路可以减小电容回路电感，从而可以抑制分压器的振荡．因此，串联式阻容分压器也被称为阻尼电容式分压器，其动态响应特性比一般纯电容式分压电路更加优良．然而，由于电阻的串联接入，阻容分压器响应速度不如电容式分压器快．太大的阻尼电阻降低了响应速度，当串联式阻容分压器接入脉冲信号回路，输出脉冲电压的形成也会受到影响．反之，如果接入的阻尼电阻太小，却又不能完全消除振荡；另外，若分压电路的低压臂只有电容，相应的起始上升时间会增大，这样分压器的动态响应特性就不太好，在测量脉冲信号的边沿特性时就会明显表现出来．

并联式阻容分压电路是在电阻分压器的电阻上增加并联电容改进而来，它的特点是分压器的纵向电容增大了，从而分压器上的电位分布得到了改善，电阻分压器高压电阻存在的对地杂散电容对分压器的影响减小了，分压器的响应特性提高较大．阻容并联式分压器的幅频特性好、线性度也比电阻分压器高．由于阻容并联分压器工作频带范围比较大，无论直流，还是工频甚至冲击电压，几乎所有试验电压的范围都覆盖．本文利用电路仿真和分析软件Multisim 开展阻容并联分压器瞬态性能研究．利用其延时闭合功能的开关，模拟动态电路，同时用软件研究换路瞬间电路电压的变化和不同元器件参数对相应输出电压的影响．验证了阻容并联分压器瞬态响应特点.

1 仿真结果分析

通过仿真结果可以看出，阻容并联分压器电路不符合换路定则：电容两端电压不能突变．究其原因是判断换路后电容的初始值，首先判断ic是否有限，当ic有限时用换路定则，当ic无限时用电荷守恒联合基尔荷夫定律．所谓电荷守恒定律是指如果某一区域中的电荷增加或减少了，那么必定有等量的电荷进入或离开该区域；如果在一个物理过程中产生或消失了某种电荷，那么必定有等量的异号电荷同时产生或消失．正因如此，得到了基尔荷夫第一定律．阻容并联分压器电容充电过程一定满足电荷守恒定律和基尔荷夫定律.

2 仿真意义

分压器是电压测量的主要设备．而对于快前沿高压脉冲信号，要求分压器具有良好的响应特性和稳定性．由仿真结果可以看出，在电磁环境比较复杂的情况下，由于杂散电容和分布电容的存在，分压器的分压电阻网络往往可以看做阻容并联网络，如果高压臂和低压臂阻容值选择不当，输出电压波形会有失真．在设计分压器时，要设置合理的阻容参数，使得输出如图，即要求分压器高压臂电阻相比分压器低压臂上的电阻来说要足够大，分压器高压臂电容与分压器低压臂的电容相比要足够小．本文通过应用Multisim 仿真了并联阻容分压电路，输入为脉冲电压时（建模为电路换路），研究换路瞬间电路输出端电压的变化，以及不同的低压臂电容C2值对换路瞬间输出端所分得电压的影响．采用了３组不同的阻容组合仿真了输出电压，并分析了不同的阻容组合输出波形的变化规律，在应用Multisim 研究

动态电路方面和脉冲高压测量方面具有参考价值．