触发真空开关介绍与研究现状综述

触发真空开关(TVS)是应用于脉冲功率技术的一种可控性良好的大功率开关器件,在电力系统和脉冲电源的应用领域内得到越来越多的应用。介绍了触发真空开关的基本结构、分类及优点,分析了关于截流现象、初始等离子体和弧后电流的研究现状,为今后触发真空开关的研究与发展提供了参考。     

长间隙触发真空开关动作特性的研究

介绍了长间隙触发真空开关动作特性的实验研究,包括工作过程、触发可靠性、触发时延以及抖动时间.实验表明,采用高压小电流击穿与低压大电流续流的触发电路,可保证触发可靠性;长间隙触发真空开关工作电压高,动作特性良好,有利于高功率脉冲技术的发展研究.     

高性能触发真空开关的研究综述

综述了目前国内外高性能触发真空开关的研究进展;归纳了触发真空开关的结构研究情况,按触发形式的不同将其分为沿面击穿型和场击穿型,按结构形式不同可将其分为多棒极型、磁延滞型、带辅助阴极型、长间隙型、触发真空灭弧室、棒状电极和圆筒状电极型;分析了触发真空开关的击穿机理研究情况;总结了触发真空开关的触发特性和导通特性等性能研究情况。     

长间隙触发真空开关的实验研究

报导了长间隙触发真空开关的实验研究结果 ,包括导通过程、触发可靠性、触发时延及工作稳定性。实验表明 ,采用高压小电流击穿与低压大电流续流的触发电路 ,可保证触发可靠性 ;长间隙触发真空开关有良好的工作稳定性 ,除得到更高工作电压的触发真空开关外 ,还可用于长间隙真空电弧特性的研究。     

触发真空开关的触发寿命

触发真空开关是一种新型的高压脉冲开关。本文介绍了这种开关在应用中遇到一个重要问题——触发寿命问题。其中重点阐述了开关触发极的结构和特点,影响触发寿命的因素以及提高触发寿命的方法。     

沿面击穿型触发真空开关的热传导模型分析

介绍了沿面击穿型触发真空开关的基本结构和工作过程。从沿面击穿型触发真空开关场致发射击穿机理的分析出发,通过数学建模,引入热力学运动方程,建立了沿面型触发真空开关的真空放电阴极斑点热传导模型,它可以用来描述和估算沿面放电方式下触发真空开关的时延特性。然后以初始等离子体的产生与扩展机理为重点,讨论了沿面型触发真空开关的时延特性,对于采用氢化钛作为涂敷材料的沿面击穿型触发真空开关,进行了具体的分析计算。研究表明,以所建立的阴极斑点热传导模型为基础计算得到的时延结果和Lafferty及Farrall的经典实验数据相吻合,证明了计算模型的正确性。     

纵磁触发真空开关高频电流开断能力的研究

触发真空开关的开断能力与主间隙间的暂态电压恢复特性、介质强度恢复过程、电流频率、以及触头材料和结构等因素有关。本文简述了这些因素对触发真空开关开断能力的影响 ,着重分析了电流频率对触发真空开关开断能力的影响 ,并进行了相应的试验研究 ,发现开断能力随电力频率提高而下降     

基于热传导模型的场击穿型触发真空开关

介绍了场击穿型触发真空开关的基本结构和工作过程.从场击穿型触发真空开关场致发射击穿机理的分析出发,通过数学建模,引入热力学运动方程,建立了场击穿型触发真空开关的真空放电阴极斑点热传导模型,它可以用来描述和估算场击穿方式下触发真空开关的时延特性.然后以初始等离子体的产生与扩展机理为重点,讨论了场击穿型触发真空开关的时延特性,进行了实验和仿真分析计算,研究表明,所建立的阴极斑点热传导模型其时延计算结果和实验数据较为吻合,证明了计算模型的正确性.     

激光触发真空开关的目标材料触发特性

激光触发真空开关(LTVS)和电气触发真空开关(ETVS)的关键区别是触发方式不同,由于LTVS采用激光照射目标材料产生初始等离子体的方式,不同的目标材料对LTVS的触发特性产生不同的影响。使用3种激光波长(1 064 nm、532 nm和266 nm)测试目标材料的触发特性,总体上导通时延随着激光能量的增加而减少。     

单边纵磁结构触发真空开关的试验研究

为提高触发真空开关的峰值电流导通能力,借鉴真空灭弧室的设计经验,利用线圈型触头开发了单边纵磁结构的触发真空开关。详细介绍了开关的结构,并测量了其实际导通能力与触发性能。结果表明,这种结构的触发真空开关,最大单波导通电量可达５０Ｃ以上,导通时延在５μｓ左右。简略地讨论了磁场的作用。     

真空断路器的合闸弹跳与分闸弹振

通过试验，分析了真空断路器的合闸弹跳与分闸弹振，说明产生的原因及克服的方法，触头材料硬度越大，合闸弹跳越大；而触头压力越大，合闸弹跳赵小，较大的合闸弹跳增加了触头熔焊的可能性，从而导致短路开断失败。总结了调试真空开关实践经验，给出了几种减小合闸弹跳的方法。目前真空开关向“小开距”的方向发展，在条件允许的情况下，适当缩小触头开距，增加超行程，可以提高分闸速度，因此可以提高开断短路电充的能力。分析指出：分闸速度过大，会产生不利于短路开断的负面影响－分闸弹振。     

用小电流晶闸管使接触器实现无弧运行

本文提出用小电流晶闸管与接触器组成组合开关。在接通和关断电路时无电弧，接触器可省去灭弧罩，结构简化。且可用于易燃易爆场合。晶闸管毋须电子触发线路，线路简单，成本低。     

磁开关在开关功率变换器中的应用

磁开关具有独特的物理特性，新型磁开关的材料特性尚未得到深入利用。本文讨论了磁开关在电力电子功率变换主电路中一些应用及其独特优点，并进一步提出将磁开关应用于开关电源控制的概念，给出了一系列可能的新用途。初步研究结果表明，磁开关是具有独特性能的电力电子元件，值得深入展开应用研究，推广前景看好。     

Two‐switch flyback PWM DC–DC converter in discontinuous‐conduction mode

The two‐switch flyback DC–DC converter is an extended version of the conventional single‐switch flyback converter. An additional switch and two clamping diodes serve as a simple, but an effective way to limit the switch overvoltages, which occur in the conventional single‐switch flyback converter due to the ringing of the resonant circuit formed by the transformer leakage inductance and the transistor output capacitance. The clamping diodes in the two‐switch flyback topology clamp the maximum voltage across each switch equal to the DC input voltage. This paper presents a detailed analysis and design procedure of the diode‐clamped two‐switch flyback converter operated in discontinuous‐conduction mode (DCM). A comparison of power losses of the two‐switch and the single‐switch flyback converters is given. The two‐switch flyback converter was bread‐boarded to validate the theoretical analysis. Experimental results from a 20‐V/30‐W, 100‐kHz laboratory prototype verified that the maximum switch voltage is limited to the DC input voltage. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

射频MEMS开关寿命测试系统的设计与实现

针对射频MEMS开关寿命测试成本昂贵，测试连线复杂，且随着射频MEMS开关的尺寸不断缩小，传统测试效率低、测试任务只能在实验室进行等问题，本文设计并实现了一种小型且集成化的射频MEMS开关测试系统，组建了具备信号发生、波形实时监测、寿命计算、数据记录和测试报告打印等功能的射频MEMS开关测试系统，并用该系统对某款射频MEMS开关进行了初步测试评价。结果表明该系统较好的完成了射频MEMS开关的开关电压、开关时间和冷、热寿命的测试，能够满足射频MEMS开关的测试要求，证明了该测试系统的实用性和测试工作的准确性。     

新型软开关切换反激式变换器的研究

针对现有的软开关切换反激式变换器辅助开关无法达到软切换及轻载时不能实现软切换的问题,提出了一种新型软开关切换反激式变换器,借助所加入的软开关辅助电路,和辅助开关上串联二极管,不仅能使主开关工作在零电压状态下切换,其辅助开关亦能在零电流状态下切换,也能避免辅助变压器的饱和。此外,所加入之辅助开关并非浮接而是和主开关共地,所以辅助开关的控制信号无需隔离,因而降低了控制电路的复杂度。实验结果表明:提出电路的主、辅开关在满载和轻载时都工作在软性切换状态,提高了电路在整个负载范围内的工作效率。     

Two‐switch flyback PWM DC‐DC converter in continuous‐conduction mode

The two‐switch flyback DC‐DC converter is an extended version of the conventional single‐switch flyback converter. An additional switch and two clamping diodes serve as a simple, but an effective way to limit the switch overvoltages, which occur in the conventional single‐switch flyback converter due to the ringing of the resonant circuit formed by the transformer leakage inductance and the transistor output capacitance. The clamping diodes in the two‐switch flyback topology clamp the maximum voltage across each switch equal to the DC input voltage. This paper presents a detailed steady‐state analysis and design procedure of the diode‐clamped two‐switch flyback converter operated in continuous‐conduction mode (CCM). The power loss in each component of the two‐switch flyback converter is compared with those of the single‐switch flyback converters with and without RCD clamp, and is presented in a tabular form. The two‐switch flyback converter was bread‐boarded to validate the theoretical analysis. Experimental results from a 10 V/30 W, 100 kHz laboratory prototype verified that the maximum switch voltage is limited to the DC input voltage. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

快前沿高压脉冲源用纳秒液体开关的研制

设计了一种具有运动触发极的新型三电极纳秒液体开关.开关由位置固定的阳极、阴极和可运动的触发极组成,开关间隙充入无毒、可生物降解、绝缘性能好的精炼菜籽油.开关腔外的触发极控制系统包括电磁铁、无线接收控制电路和遥控器,无线接收控制电路接收遥控器信号控制触发极运动来调节开关相对间隙,实现开关放电.开关设计工作电压为40 kV...     

厂用电电源切换时的相位差问题探讨

探讨了在两个不同电压等级的电网引接工作电源和备用电源的问题。采取Matlab仿真系统和厂用快切原理,建立仿真模型,在工作电源与备用电源之间的相位差(俗称功角)较大的情况下,试验厂用电源之间的切换。经分析,由于快速切换和同期捕捉切换的有机结合,在厂用电源引接中,快速切换装置均能圆满完成厂用电源之间的切换,相位差不再是一个决定性的因素。     

铁电体触发开关的实验研究

利用铁电体作为脉冲开关的触发源,是当前脉冲功率技术发展的一个重要研究方向,为掌握铁电体作为触发极的工作性能,阐述了铁电体触发开关在真空条件下的工作原理和实验结果,给出了铁电体触发开关的设计思路及电极结构图并进行了真空条件下铁电体触发开关的实验研究,在开关间距0.3mm、真空压力度8cPa的条件下测得开关的抖动<800ps。实验结果表明:触发电压的高低对开关抖动的影响很大,随着触发电压的升高开关的抖动越来越小,但触发电压超过某一值时开关的抖动又会增加;开关阴阳极之间的间距对开关抖动基本无影响,对于不同的铁电体触发极,其触发电压的最佳值不同。