电站自控设备的静电放电的防护

介绍了静电放电对电站自控设备的危害、传递途径和抑制静电放电的措施。     

对空气式静电放电的研究

为改善空气放电模拟方法,用静电放电模拟测试装置研究了IEC标准规定的空气式静电放电的放电特性。通过手动方式使充电后的放电电极快速靠近电流靶获得空气静电放电事件,放电电压具有2~20 kV较宽范围的电压电平和正负电压极性。利用Agilent数字存储示波器测量了空气静电放电放电电流的上升时间、峰值以及耦合到自制的金属半圆环上的峰-峰值电压,并记录了放电电流和耦合电压的波形。通过分析和比较测量结果研究了测量参数随放电电平的变化趋势。空气放电电流的特性与静电放电抗扰度试验标准IEC 61000-4-2对接触式放电的规定类似,耦合电压与放电电压之间没有直接的相关性。实验表明在一定电压范围、电极速度可控时可能获得空气放电的重复性。     

影响空气式静电放电特性的相关因素分析

为了提高静电放电特别是空气式静电放电试验结果的重复性,从理论和试验两方面对影响空气式静电放电(ESD)特性的相关因素进行了研究,结果表明:电弧长度是影响空气式ESD特性的一个最直接因素,不同电弧长度会得到差别很大的空气式ESD事件,相同放电条件下,电弧长度越短,峰值电流越大,上升时间越小;其它条件一定的情况下,电极的接近速度会影响到电弧长度而引入时间相关效应,进而影响空气式ESD特性,比如当放电电压一定时,接近速度越快,峰值电流越大,上升时间越小;不同的放电电极极性将产生空间极性效应或空间电荷效应,从而影响空气式ESD特性;不同的环境条件尤其是空气成分与空气湿度对空气式ESD的影响很大。这些研究成果将为空气式ESD的试验规律研究提供理论依据。     

基于BP神经网络的静电放电电流解析表达式

针对静电放电(ESD)电磁脉冲测试及其辐射场计算这一难点问题,提出了一种基于BP(back propaga-tion)神经网络的任意曲线拟合方法,并给出了任意曲线的数学解析表达式通式。根据IEC 61000-4-2标准的相关规定,采用本方法得出了理想接触式ESD电流波形的解析表达式,神经网络隐含层神经元个数选取为9时,拟合曲线均方误差(MSE)为4.491 7×10-4。提取本方法得到的理想接触式ESD电流曲线的波形参数(上升时间为0.81ns,峰值电流为14.938 5A,30ns时电流值为8.038 9A,60ns时电流值为4.037 7A),证明了该解析式满足IEC61000-4-2的相关规定。通过对6kV放电电压的工程实测ESD电流波形曲线拟合,得到工程实测ESD电流波形的解析表达式,隐含层神经元个数选取为20时,拟合曲线均方误差为0.093 5。本方法为工程实测ESD辐射场的相关计算提供了更准确的解析表达式。     

静电放电电磁场的特性及分布规律

现行的静电放电(ESD)抗扰度测试标准IEC 61000-4-2只规定了放电电流的波形,没有对实验平台上的辐射场进行说明,经常会出现实验结果不一致的情况。为解决静电放电抗扰度实验重复性差的问题,选取3种不同厂商生产的符合IEC标准规定的静电放电模拟器进行实验,并在不同位置测量放电过程中产生的磁场和电场。实验结果表明:在严格控制实验条件的情况下,模拟器的重复性可以得到保证。距离放电点较近处,不同品牌模拟器产生的电磁场一致性较差,但随着测试距离的增大差异逐渐减小。抗扰度实验平台上磁场强度随着测试距离的增加单调减少,而电场强度先减小,在靠近金属板边缘处反而增大。此外,电场和磁场均在距放电点20cm区域内变化剧烈,40cm以外区域内变化缓慢。所以,新的静电放电抗扰度测试标准应该规范放电过程中的电磁场,适当增大放电点和受试设备间的距离可提高抗扰度实验结果的一致性,并通过提高放电电压来保证测试的严酷等级。     

静电放电小空间测试装置性能分析与验证实验

为了满足核辐射条件下静电放电（ESD）瞬态脉冲场小空间测试的需要,基于有源电光调制法研制了一种经济实用的传感器,并利用该传感器搭建了光纤传输式瞬态电场测试装置。在介绍传感器设计与研制过程的基础上,对测试装置的电性能进行了实验研究。通过频域信号注入实验、方波脉冲注入实验及方波脉冲辐照实验,对测试装置的响应时间以及线性度等指标进行了性能分析;通过ESD脉冲辐照实验,对测试装置性能进行了综合验证。实验结果表明,该测试装置的响应时间〈1ns,可用于ns级辐射场测试;其线性度良好,通过调整天线负载电容的取值可以调节测试灵敏度。该测试装置可用于静电放电辐射场的时域测试,能够在小空间测试静电放电瞬态脉冲场。     

瞬态电压抑制器在快上升沿电磁脉冲作用下的瞬态响应

为了研究瞬态电压抑制器(TVS)对快上升沿电磁脉冲的响应,基于传输线脉冲(TLP)测试理论,建立了由高频脉冲发生器、同轴电缆、专用测试夹具、30dB脉冲衰减器和高性能的数字存储示波器等组成的测试系统。参考时域传输(TDT)TLP测试方法,利用该测试系统,对典型双极TVS器件在快上升沿电磁脉冲作用下的电流特性和电压特性进行了研究,并对试验数据进行了拟合分析。结果表明,TVS器件的箝位电压、峰值电流等参数均随着测试电压的增大而增大,且与测试电压呈线性关系;而由箝位电压决定的箝位响应时间受测试电压的影响较小。经对比分析实验结果得出,对快沿电磁脉冲,采用固定响应时间下的箝位电压来衡量TVS器件的防护性能是较为合理的。     

空气间隙固定和连续变化时的空气静电放电事件研究

为得到2种状态下空气静电放电（ESD）辐射电磁场与放电间隙间距、放电电压和电极接近速度之间的关系,在-30～30kV的宽电压范围和多种温湿度条件下,通过实验测量记录了两种状态的空气ESD事件;给出了空气ESD事件的解释;提出了空气ESD存在“增长间隙区”、“跌落间隙区”、“平坦间隙区”和“零放电间隙区”4个放电间隙区。...     

静电放电损伤自修复数字电路模型的建立与优化

为了使数字电路在产生故障失效后实现功能自动恢复,提高电路可靠性,基于演化硬件(EHW)原理建立了自修复数字电路模型,该模型主要包括微处理器和重配置电路2个部分。利用自修复数字电路模型实现无刷直流电机控制系统中的换相电路,并对换相电路进行了故障注入修复实验。深入分析了自修复数字电路模型对电路演化修复的影响,通过引入关键函数对自修复数字电路模型进行了改进。实验结果表明,当注入故障单元数小于总单元数的50%时,改进后的自修复数字电路模型修复率达到100%。因此,该模型能够对部分故障进行成功修复,改进的自修复数字电路模型降低了电路生成时间,提高了电路修复概率和速度。     

高频小功率硅双极晶体管不同管脚端对静电放电失效的机理

在人体模型静电放电（electrostatic discharge,ESD）的注入作用下,部分高频小功率硅双极晶体管对人体模型静电放电最敏感的管脚端对不再是普遍认为的发射极E-基极B间的EB反偏结,而是集电极C与基极B间的CB反偏结。为此,采用微观失效分析与计算机模拟仿真分析相结合的方法,详细讨论了不同管脚对引发典型高频小功率硅双极晶体管ESD失效的效应机理,并针对典型器件内部不同位置的损伤点逐个进行分析。最终得出：高频小功率硅双极晶体管的明显失效往往是由于热二次击穿造成的基极有源区与发射极之间的熔融穿通引起的,而ESD潜在性失效发生的主要原因则是其基极或发射极金属电极附近绝缘介质的场致击穿,从而影响高频小功率硅双极晶体管使用的可靠性。     

一种可控硅过流保护装置的应用

讨论了一种可控硅过流保护装置,并提出了对该保护装置在运行中的保护措施.