场击穿型真空触发开关的触发源性能研究

真空触发开关(triggered vacuum switch,TVS)是大功率脉冲技术领域的重要开关器件之一,它的导通依赖于其触发极的触发过程.场击穿型TVS的触发根源在于场致发射,所以对触发源提出了特殊要求.为此,笔者研究了正负两种应用于场击穿型TVS的触发源,并且对触发源极性的影响作了讨论.结果表明,设计的触发源应...     

场击穿型真空触发开关控制器设计及时延特性

开关元件是脉冲功率系统的核心元件之一,也是主要的技术瓶颈。真空触发开关作为能量的快速关合(释放)开关,是近年来非常有发展潜力脉冲功率开关器件。提出了一种新的场击穿型真空触发开关控制器的研制思路,并通过实验研究,获得控制器的触发能量与触发时延、触发分散性的关系,可以指导高性能真空触发开关控制器的设计与应用。主触发点火回路采用三电极间隙产生陡化的高压触发脉冲,使真空触发开关导通时间的分散性被控制<2μs。触发控制回路采用光发射器和光接收器作执行元件,抗干扰能力增强,消除了级间互扰造成的误触发。光发射器和光接收器之间采用光纤连接,实现高压触发部分和低压控制部分的隔离。控制器的触发能量灵活可调,实验研究表明,真空触发开关的导通时延和时延分散性随控制器提供的触发能量的增加而迅速减小。在触发能量为1.6 J时,导通时延可缩小为15.57μs,时延分散性可达1.358μs。     

一种场击穿型真空触发开关的工作特点

真空触发开关(Triggered Vacuum Switch,TVS)是高功率脉冲技术领域的重要开关器件之一,其寿命大都因触发系统中触发极不能正常触发而停止工作,所以触发源的参数对TVS的工作寿命有重要的影响。针对触发比较困难但寿命超长的无涂敷触发材料的场击穿型TVS样品,设计了一套触发系统和LC振荡主回路,来测试TVS样品的工作特点。触发系统输出峰值35kV/500A的负脉冲源,触发延时分散性在70~100μs之间,触发成功率达96%。试验结果表明,TVS样品的动作延时比较稳定,在数百纳秒之间,并随主间隙电压增加而减小;工作过程中电弧稳定,电弧电压维持在20V左右,而且能够在小电流过零时产生有效的截流。     

沿面击穿型真空触发开关的触发特性

基于脉冲变压器,设计了真空触发开关(TVS)触发电源,研究了沿面击穿型TVS触发过程中,主间隙电压、触发极性、触发能量对触发特性的影响。试验结果表明,所设计的TVS触发电源理论分析及其参数选择是有效的。     

基于电子发射原理的场击穿型真空触发开关

真空触发开关（TriggeredVacuumSwitch,TVs）以其动作迅速、介质恢复快、体积小、触发系统灵活以及结构简单等优点,成为脉冲功率技术中的一种重要的控制器件。针对一种场击穿型TVS的开通原理,建立了电子发射模型。一方面是触发极电子发射的宏观特性,包括预击穿现象、击穿电压和发射电子电流等;另一方面是触发间隙里初始等离子体的内在微观特性,包括带电粒子的产生、增长和运动迁移特性。利用高速摄像技术,捕获部分TVS起弧的图像,直观地展示了初始等离子体的发展过程。     

一种真空触发开关控制器的设计建模与仿真研究

为研究真空触发开关(TVS:Triggered Vacuum Switch)控制器的模型参数对其触发精度和输出脉冲电压的影响,设计了一套TVS控制回路原理图.采用面向功能结构图的建模方法,建立了TVS控制器的仿真模型,并通过MATLAB仿真,得到的输出正脉冲电压可达11kV以上,反向电压小于200V,波形振荡小,脉宽250,且上升沿陡峭,波前陡度为10左右,验证了该设计的可行性.通过改变参数对比不同参数下的输出电压仿真波形,可得出模型参数对TVS控制器的触发精度和输出脉冲电压的影响,利于研究和设计最佳模型参数的TVS控制器.     

场击穿式TVS时延特性的测量与分析

触发真空开关(TVS)是脉冲功率技术中的重要控制元件,为满足对TVS时延及可靠性等提出的更高要求,研究了场击穿式TVS时延特性。时延分为触发时延和导通时延两部分,时延及其分散性主要受主间隙电压、触发能量和主电极极性配置等因素的影响。实验研究表明,极性配置对TVS时延特性有很大的影响,主间隙电压为正,TVS可靠性高且存在一个稳定工作区域,在这个稳定工作区内,主间隙电压对其触发时延影响不大,且触发能量增大能改善TVS时延特性。     

高性能真空触发开关技术的研究综述

总结了目前国内外高性能真空触发开关技术的进展及发展趋势;分析了真空触发开关在击穿机理方面的研究情况;比较了目前真空触发开关在大功率快速关合技术中的应用情况;介绍了真空触发开关的触发源技术的研究情况。     

场畸变触发开关新型触发电极的设计与实验

气体触发开关是脉冲功率电路的重要组成器件。针对工程中对低抖动、长寿命气体触发开关的需求,结合三电极场畸变型触发开关,设计一种拥有较多孔隙的多环型触发极结构。对三种主电极-触发极分别为平板-多环、平板-圆盘、球冠-圆盘的开关进行击穿特性实验研究,结合电场仿真对比分析实验结果。实验结果表明:在22.4k V/40ns的触发脉冲和5.0~7.5k V的工作电压下,平板-多环结构的开关时延及抖动比较稳定,开关时延基本在81.0~84.5ns之间,抖动为0.8~1.1ns。平板-多环电极结构开关时延、抖动均明显优于平板-圆盘结构,其开关时延、抖动与球冠-圆盘结构基本相同但使用寿命优于球冠-圆盘结构。     

预电离开关触发间隙击穿时延特性

为了研究预电离开关触发间隙在是否叠加主间隙电场时的击穿时延特性,采用基于气体放电流体模型和有限容积法的二维程序对氮气中气压0.1～0.7MPa、电极间距0.5mm和1mm、间隙上脉冲电压上升速率与气压的比值d(u/p)/dt等于0.8 kV/(ns·MPa)和0.4 kV/(ns·MPa)、主间隙与触发间隙之间分压比不同时叠加主间隙径向电场下触发间隙的击穿过程进行模拟并对比实验数据。结果表明,由于d(u/p)/dt影响间隙中的平均归一化电场Eav/p的变化过程,d(Eav/p)/dt值确定时,气压、初始电子产生的时刻和电极间距等是影响间隙击穿时延的主要因素。叠加主间隙径向电场会增强触发间隙中的空间电场并加快电子崩的发展过程,但也会使电子沿径向漂移,导致击穿时延增长。为削弱叠加径向电场的影响,可以减小分压比、增大d(u/p)/dt和阳极直径。     

触发真空开关

本文概述了一种新型脉冲开关——触发真空开关的工作原理、特点、主要技术关键及其现有水平。最后简要地提及了一种能大大提高触发真空开关寿命的触发技术。     

触发真空开关的导通特性

介绍触发真空开关导通特性的实验研究结果,研究了不同的电极极性,电极距离,电极形状,不同的触发方式和触发能量以及主电路负载性质对开关导通特性,特别是最小导通电压的影响,实验结果表明,触发真空开关的最小导通电压比火花隙开关小两个数量级,因而具有工作电压范围很宽的优点。     

真空触发间隙式限流器的原理与实验研究

介绍了一种新型的可用于电力系统故障限流的真空触发间隙式限流器的系统设计原理结构和它的控制方法及工作特点.     

激光触发真空开关触发稳定性及时延特性

为了研究影响激光触发真空开关(LTVS)导通时延及抖动特性的关键因素,搭建LTVS高电压大电流实验平台,分别改变触发激光能量、工作电压、触发极性以及触头间距等参数,考察其对LTVS导通时延和抖动特性的影响,并对LTVS的导通机制及触发稳定性进行理论分析。实验结果表明:在一定范围内,增加触发激光能量、增加主间隙电压、采用阴极触发方式或者缩短触头间距均可减少开关的导通时延及时延抖动;LTVS的导通是激光轰击触发极产生初始等离子体的热过程与主间隙两端电场加速初始等离子体扩散过程共同作用的结果,实验中所得到的结论对LTVS的优化具有重要意义。     

真空触发开关研究进展综述

文章对真空触发开关近年来部分研究进展,包括初始等离子体特性及机理、真空触发开关触发回路、真空电弧放电和PIC/MCC的基本原理相关内容进行分析研究,从而为以后的对应研究提供重要的参考.     

多棒极型触发真空开关触发特性

主要研究多棒极型触发真空开关(TVS)的触发特性及其影响因素.研究表明,真空开关的触发时延主要由导通时延决定,增加触发电流的幅值和陡度(di/dt)可减小TVS的导通时延及其分散性.脉冲变压器直接触发TVS,可通过减小变压器漏感、提高触发电容的充电电压或增加触发电容电容量来降低导通时延及其分散性,但触发电容增加到一定值后对增加触发能量无帮助,没有必要继续增加.变压器直接触发方式可使导通时延减小至4ms左右,但分散性较大,且存在较小的触发回路电流导致的触发极熄弧现象.在脉冲变压器直接触发回路的基础上设计并研究了两种改进的触发回路:一种为脉冲变压器匹配续流回路,TVS导通时,通过续流回路的充电电容续流可使触发电流达kA级,导通时延减小至2～4μs,由于回路结构复杂,受到杂散参数影响,触发电流的幅值和陡度受到限制;一种为改进的触发回路,在触发极和阴极两端直接并接电容,导通时延可保持在1μs之内.最后研究并确定了并接电容选取依据和取值区间;对触发电压较小的TVS可在并接电容和触发极之间串联间隙,增大电容的充电电压和触发极能量,达到TVS可靠、精确触发的目的.