无穷高频介电常数时域测试技术研究

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任何介质的极化过程都包含位移极化,即常说的快极化,实现位移极化的定量分析是研究介质极化不可回避的问题,同时其可以为多激励组合实现非线性电介质暂态表征提供一定支持。非线性绝缘电介质因其自适应均化电场的特性在电机端部绝缘防电晕结构和电缆附件绝缘中已得到广泛的应用,而其介电特性机理方面的研究还在进行当中,非线性参数较多导致了其表征计算时收敛性较差。为了实现一定程度的物理解耦,降低非线性系统求解难度,本文针对绝缘介质快极化特性,即无穷高频介电常数的相关测试技术开展研究。对于快极化的表征参数,我们称之为无穷高频介电常数,与位移极化率存在线性对应的关系。测试上目前现有的光学方法、频域方法均存在一定限制,且测试时与实际绝缘的高压工作环境有所差异,因此本文提出了电流电位时域谱联合测试和电流积分法的时域方法进行研究。首先在仿真中对完成了仿真模型的搭建,分别对线性与非线性电介质进行仿真测试,在电路仿真中获取理想的激励与响应的时域波形数据,对理想数据进行参数提取完成原理性验证,并分别探究环境噪声、开路测试时长、采样率、加压时间、短路时间、试样属性等对无穷高频参数提取的影响。然后完成了对测试系统的设计与实现,同时选用标准电容器、高值电阻搭建线性标准试样,在不同电压下进行了测试,从实验的角度验证时域测试方法的合理性与可行性。最后选用适合现有其他测试方法的透明介质进行了光学、频域、时域的测试,对时域方法的测试结果与其他现有各类方法的测试结果进行了比较分析。通过以上的理论、仿真与实验研究,认为所提出的电位时域谱联合测试和电流积分法两种时域方法求解位移极化率是可行的,并且从原理上其测试结果较频域方法而言与实际情况更为接近可靠,可以此作为非线性表征理论研究中物理解耦的一种降维方法。
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