高压RSD开关谐振触发的仿真

针对20kV高压反向开关晶体管RSD(Reverse Switching Dynistor)开关的触发问题,提出了一种谐振触发方式。利用电路仿真软件PSpice研究了谐振触发回路参数电容、电感、电阻对RSD预充电荷量的影响,并计算出相应条件下所使用磁开关的磁芯截面积。结果表明,谐振触发回路参数分别选择为0.3μF、8μH和1Ω时,能降低触发开关的要求,并能给RSD提供充分的预充电荷量。     

半导体RSD开关预充电路设计与研究

利用快速晶闸管设计了一种可用于触发大电流半导体开关的反向导通型双晶复合晶体管(Reversely Switching Dynistor,简称RSD)电路.重点介绍了RSD预充电路参数选择和触发脉冲产生电路的设计,解决了预充电路和主回路RSD开关开通后各电气参数的配合问题.实验结果表明,当预充电路的工作电压约为800 V时,RSD开关的预充峰值电流约为600 A,脉冲宽度约为2 μs,流过RSD开关的脉冲峰值电流可达5.3 kA,脉冲宽度约为10 μs.     

固态开关串联的高压重频脉冲电源

随着脉冲功率技术在生物医疗、食品加工、电磁成形、等离子体研究等领域日益广泛而深入的应用，脉冲发生器的研制面临高压高频化、全固态化等新要求。为了满足这种新要求，设计了一种固态开关串联的高压重频脉冲电源。脉冲电源主要由高频触发电路、主电路以及LCL谐振电路组成：主电路为8级Marx电路串联，MOSFETs作为充放电控制开关；触发电路输出触发信号驱动MOSFETs工作；LCL谐振电路可实现输出电流恒定。电源结构触发同步性好，充电速度快，结构紧凑。对电路的结构设计、电路原理、参数设置进行了详细阐述，并利用Simplorer软件仿真验证高压重频脉冲电源电路的可行性。最后搭建了一台高压重频脉冲电源样机，实验样机参数为脉冲电压0～4 kV,重复频率0～8 kHz可调，脉冲宽度5～12μs可调。     

基于脉冲变压器RSD直接式预充的设计与研究

基于反向开关晶体管(RSD)的工作原理,提出采用脉冲变压器隔离的直接式触发高压RSD,以解决系统对触发开关要求较高的问题。脉冲变压器的作用是隔离主放电回路的高压,同时在有限的时间内给RSD提供足够的预充电荷且经过一定的时间延迟后饱和。据此,利用变压器等效电路对其进行了设计,得到了变压器及电路的相关参数。利用电路仿真软件Saber仿真脉冲变压器的饱和特性,并进行了实验验证。最后以10kV电压通过RSD对负载放电为例,验证方案的可行性,得到峰值为12kA、底宽15μs、di/dt为2kA/μs的主电流。实验完毕,经测试,器件完好无损。     

RSD二维数值模拟与预充过程分析

为了加深对反向开关晶体管(RSD)器件原理的认识,本文基于半导体物理基本方程,在二维元胞单元上利用有限差分的方法建立了RSD器件的数值模型。模型考虑了载流子间散射、SRH和俄歇复合、碰撞电离等物理效应。采用实验电路提取的参数建立了RSD谐振预充触发电路的外电路模型。联合器件模型方程组和谐振触发外电路模型方程,利用Matlab语言采用Runge-Kutta和牛顿迭代的方法求解并获得了器件瞬态载流子分布和电压电流波形。本文在对比实验结果的基础上,解释并说明了模型的有效性和误差的产生原因。基于载流子和电流分布变化数据,详细分析了RSD预充过程。发现了预充过程中存在的强烈俄歇复合现象和电流抽取现象将导致预充电流注入的等离子体大量减少,因此不宜直接采用电流时间积分值计算预充电荷总量。     

用于RSD脉冲电源的端电压翻转式触发电路

本文在RSD正常开通条件和谐振原理的基础上，提出了一种用于RSD(Reversely Switching Dynistor)脉冲电源的触发电路。主要讨论了该触发电路的参数设计，用快速晶闸管作为触发开关进行了实验，并给出了试验结果，验证了电路参数设计的合理性。     

RSD开关的谐振式触发电路设计与研究

运用谐振电路原理，设计出一种用于脉冲变压器高电压、大电流脉冲开关RSD(Reversely Switched Dynis-tor)的触发电路。重点设计了控制触发的脉冲变压器；分析并讨论了触发电路的输出波形。经实验验证了该方案的正确性和选择元件参数的合理性。     

一种采用全固态开关的高压双极性脉冲源

为满足高压脉冲电场灭菌实验的需要,提出一种结合经典Marx发生器与全固态开关器件的高压双极性方波脉冲源设计方案。选用全固态开关器件替代传统的火花间隙开关,以单极性Marx发生器为核心,实现能量压缩,通过全桥固态调制器可实现高压方波脉冲的双极性输出。详细分析了电路的结构、工作过程、控制策略和负载适应能力。以全固态IGBT为主开关器件,研制了脉冲源的高压主回路部分;设计了相应的控制电路和开关同步触发电路,通过光纤和隔离供电模块实现了信号传输和强弱电的隔离。相比于常规的双极性高压脉冲源,该方案具有更简洁的电路结构和良好的负载适应能力,实现了输出脉冲极性可控、前沿更陡,脉冲频率、脉宽、电压幅值可调等优点。实验结果表明,该脉冲源系统可以产生幅值范围-7~7 k V、每秒脉冲数1~1 000、脉宽范围2~10μs、极性可变的高压方波脉冲,为开展高压脉冲电场灭菌实验,寻找最佳灭菌电参数条件,提供了硬件支持。     

一种高压RSD开关触发方法的设计

针对高压RSD(Reverse Switching Dynistor)开关触发的问题,提出了一种低压控制高压的二级RSD触发方案.可饱和变压器是该方案的关键,提出利用磁性元件设计软件(Magnetics Designer)来建立触发单元中可饱和变压器的SPICE模型,生成变压器的电气参数及绕制规格,并利用IsSpice4仿真软件来设计变压器两边的电容参数.最后以10kV高压RSD的触发为例,通过实验证明了该方法的有效性和合理性.     

直流母线串联辅助电路的谐振直流环节逆变器

为实现一种结构简单,控制方便,高效率,高功率密度的逆变器,提出了一种新型谐振直流环节软开关逆变器的拓扑结构。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加串联在直流母线上的辅助谐振单元,使直流母线电压周期性地归零,可以实现逆变桥主开关器件的零电压开关,而且辅助开关器件可以实现零电流开通和零电压关断。此外,辅助谐振单元只有一个辅助开关,硬件成本低。分析了电路的换流过程和设计规则,并建立起辅助谐振电路损耗的数学模型,讨论了谐振参数对辅助电路损耗的影响。制作了一个1 k W的实验样机,实验结果表明逆变器的主开关和辅助开关器件都实现了软开关,所以该软开关逆变器能有效地降低开关损耗和提高效率。     

RSD开关在脉冲电源中的应用研究

该文提出应用RSD(Reversely Switched Dynistor)设计脉冲功率电源的方法，并在应用RSD设计脉冲电源过程中对两种关键元件磁开关和脉冲变压器进行了重点设计，确定回路参数配合原则。在3种典型触发方式的RSD脉冲电源基础上，提出了RSD端电压翻转式触发电路，以提高RSD的触发效率，采用了阻尼衰减模型的设计方法消除主回路放电过程中出现的振荡。对该电源放电脉冲压缩形成回路模型进行了设计分析，并对其和共触发电路进行了设计仿真。对所提出的触发RSD方式的脉冲电源设计方法进行了试验验证分析和仿真验证分析，证明了设计方法的正确性。     

大功率RSD开关多单元并联技术

为通过研究多单元并联技术来增大脉冲功率开关RSD(reversely switched dynistor)的功率容量,基于RSD的等离子体双极漂移模型,建立主回路和预充回路的RLC方程,采用四阶龙格-库塔方法迭代计算,得到两支路并联的RSD电流曲线。在一定的仿真条件下,RSD器件参数不同和支路电阻不同引起的电流不平衡率分别为3.56%和19.82%。在RSD并联实验中,内阻1.642mΩ的分流器和非对称连接引起的电流不平衡率分别为12.82%和20.71%。在3000μF主电容、2kV主电压下对并联的两个直径45mm的RSD堆体进行了大电流开通实验,得到了330μs脉宽下32.7kA的峰值电流。仿真和实验结果均表明,在高功率电流的快速开通机制中并联支路分流大小主要由回路参数决定,受RSD动态电阻影响很小。     

高压直流开路电压建立过程分析

结合高压直流工程中换流阀实际运行参数及其触发控制方式,基于电力电子理论的开关电路分析方法及电路理论的基尔霍夫电压电流定律建立了便于计算的等效电路,对高压直流开路电压的建立过程进行了深入的理论分析。研究结论揭示了高压直流开路电压的建立过程的实质,是换流阀并联的阻尼、均压电容充电后向直流出口端负载电容转移电荷量的过程。通过分析表明,减小换流阀触发角将导致向出口端负载电容转移电荷量增大,若其数值小于阀截止期间出口端电容放电电量,则直流开路电压不能正常建立。     

一种实用中压10kV TSC触发控制电路设计

为了解决中压10 kV可控硅补偿电容器(TSC)装置设计过程中存在的关键技术,即串联可控硅同步触发和触发控制与主电路间的电气隔离问题.采用了1种Buck型恒流源作为触发功率源,以高压电缆和磁环变压器为触发耦合单元,单片机为控制核心,通过控制触发功率源的交直流运行模式,实现10 kV TSC的触发控制.整个设计包括TSC...     

微型弹上电池测试系统研究

基于CPLD控制技术和存储测试理论能实时实况地记录被测炮弹弹上引信电池的变化数据的测试系统.为了测试某型号炮弹在发射瞬间和发射升空后的弹上引信电池电压和电流的变化,特别是在捕获在炮膛内几万个g值甚至几十万个g值的高冲击条件下引信电池电压变化数据,具有一定的难度,主要介绍了微型弹上电池测试系统的基本原理,特别介绍了存储测试电路的触发方式和利用CPLD的设计的控制电路,并给出了利用本测试系统获得某型号炮弹弹上引信电池的实测数据.     

交流系统故障下高压直流输电晶闸管触发监测单元储能方式

晶闸管触发监测(TTM)单元是直流输电换流阀的核心器件之一,用于实现阀控系统和换流阀间信号的光电转换,完成换流阀的触发与保护,其性能直接影响直流输电工程的可靠性。文中给出了具有高电位复合取能功能的TTM的功能设计框图,研究交流系统故障下TTM工作状态对高压直流输电系统的影响,提出TTM储能电路的设计方法,并以酒泉—湖南±800 kV/5 000 A直流工程参数为例,对TTM储能电路进行了理论计算、仿真分析和试验研究。以该成果为核心技术的A5000型换流阀TTM已应用于多个直流输电工程。     

RSD重复频率脉冲功率电路的研制

研制了一种基于高速大功率半导体脉冲开关反向开关晶体管(Reversely Switched Dynistor,简称RSD)的重复频率脉冲功率电路,电路主要包括放电电容充电回路、主回路及BSD预充回路等部分.分析了脉冲功率电路及磁开关工作原理.设计了工作电压为2.4 kV时的电路及磁开关参数.试验结果表明,当重复频率为1...     

低加速力波动感应线圈型发射器的外电路设计

感应线圈型发射器中每级驱动线圈都会对电枢产生脉冲形式的电磁推力,导致电枢在发射过程中加速力波动较大。过大的加速力峰值以及加速力波动都可能对载荷造成不利影响甚至损坏其内部携带的敏感电子器件,因而限制了感应线圈型发射器在实际工程应用中的价值。针对上述问题,提出一种多电容分时触发的新型驱动电路,并通过分析电容值和电枢触发位置变化对发射器发射效率的影响,说明了该电路的可行性。设计三种模式的驱动电路进行对比,研究结果表明：相比于其他电路触发模式,提出的分时触发模式在初始储能相同和电枢出口速度近似的情况下,电磁加速力峰值降低了2.04 kN,加速力波动降低了2.36 kN。因此,采用分时触发电容的驱动外电路,可以有效降低电枢的加速力峰值和加速力波动,并为携带敏感载荷的感应线圈型发射器的设计提供了参考价值。     

微机控制高频脉冲列实现晶闸管“双窄脉冲触发”的研究与应用

提出了运用冲量定理分析高频脉冲列取代宽触发脉冲的机理;建立了励磁回路和晶闸管触发回路等效数学模型;推导出感性负载时,由晶闸管开通时间、擎住电流、励磁回路与触发回路参数,计算晶闸管触发脉冲宽度和高频脉冲列周期与脉宽的数学表达式;根据计算值设计的微机励磁系统高频脉冲列触发程序应用于LM-01型微机励磁系统样机并进行了动态模拟试验,测试波形和试验数据表明,各高频脉冲列和励磁电压波形对称性和稳定性好,触发精度高,励磁电压连续可调,达到感性负载条件下晶闸管三相可控整流桥“双窄脉冲触发”的要求,证明了该理论分析与计算方法的正确性和可行性.     

A New Flip-Flop-Based Transient Power Supply Clamp for ESD Protection

As CMOS technology is scaled, the design of a robust electrostatic-discharge (ESD) protection circuit that is transparent to the main circuit is becoming more challenging. For high- frequency applications where minimum parasitic capacitance is required, diodes along with clamps are a popular ESD protection method. The main challenge in the clamp design is to keep the clamp in "on" mode for the whole ESD event while minimizing area and avoiding false triggering. In this paper, a new clamp that uses a flip-flop to turn on the clamp for the complete ESD event is presented. The trigger circuit is able to keep the clamp on for over 2 mus, and this clamp passes a 3-kV HBM ESD stress. Simulation results show that this clamp is immune to false triggering and power supply noise. Furthermore, the stability problem in clamps is addressed, and the new clamp is shown to be immune to oscillation.