基于磁开关的高压纳秒脉冲电源

基于磁脉冲压缩技术设计了一种磁开关,通过初始脉冲波形参数与磁开关参数的配合,将微秒级原始脉冲加以压缩,产生电压幅值为6 kV、上升时间为300 ns的脉冲。分析了单级、多级磁脉冲压缩电路的工作原理,介绍了磁开关的计算设计方法,并建立了电子工作台(Electronic Workbench,简称EWB)电路仿真模型,比较了电路中各元件参数对脉冲输出参数的影响。     

开关串联型高压纳秒级双极性脉冲功率电源研究

与直流高压除尘相比,高压脉冲除尘具有更好的除尘效果且能耗更低.为提高脉冲电源系统效率及功率密度等指标,需输出纳秒级高频高压脉冲.基于固态开关器件串联拓扑,设计了一种高压纳秒级双极性脉冲功率电源.基于脉冲电源拓扑和工作原理,首先详细分析并设计了电源各部分组件参数,然后通过仿真验证了方案的有效性.最后搭建了脉冲功率电源样机进行实验验证,测试结果表明,脉冲电源能够输出幅值0～±4 kV、脉冲上升沿约58 ns、下降沿约175 ns、脉宽10 ns～100 μs可调的高压快速脉冲,验证了理论分析与设计的正确性.     

用VMOSFET产生高频大幅度纳秒脉冲

本文介绍一种用VMOSFET产生高频大幅度纳秒脉冲的实用电路.作者经过理论分析和多次实验,利用VN66AD器件研制成在50Ω负载电阻上产生幅度为35v,前后沿小于8ns,脉冲幅度和宽度连续调节,重复频率高于15MHz的脉冲源.为高速脉冲源的研制、应用展示了更广阔的前景.     

轻质高频高压纳秒脉冲电源研制

高压脉冲电源是产生放电等离子体及其应用于生物医学、材料表面处理及流动控制的重要激励源.基于单极性Marx电路与脉冲变压器相结合的思路,利用脉冲变压器的电压波形过冲现象,开发了一台高频高压纳秒脉冲电源样机.该电源样机输出电压幅值最高可达21 kV,频率最高达16 kHz,上升沿和下降沿分别约为145 ns和215 ns,脉宽约为250 ns;输出平均功率为125W以内时,整机效率高于80％.该脉冲电源的输出电压、频率等参数连续可调且体积较小.上述研究为开发应用于放电等离子体的高压脉冲电源提供重要参考.     

基于吹气开关的重复频率纳秒脉冲源的研究

为可靠驱动重复频率纳秒脉冲放电,研究设计了一款基于吹气开关的重复频率纳秒脉冲电源,可输出幅值可变,脉宽数十至数百纳秒的准方波脉冲。在本研究的实验条件下,输出脉冲的最高有效工作频率可超过1.5k Hz。该电源采用脉冲形成线原理产生高电压纳秒脉冲,开关采用同轴结构的吹气式自击穿气体开关,风机吹气用于加快气体开关的绝缘恢复速度,进而提高气体开关的极限工作频率。实验结果表明:在不加吹气风机时,气体开关绝缘恢复情况较差,存在多次低电压击穿过程,故脉冲形成线越短,纳秒脉冲电源的有效工作频率极限越低;使用吹气风机后,开关的多次低电压击穿现象在一定程度上被抑制,纳秒脉冲电源的有效工作频率极限随脉冲形成线长度的缩短而增大;且风机风速越快,气体开关绝缘恢复越好,纳秒脉冲电源的有效工作频率越高。最后用此重复频率纳秒脉冲电源成功驱动了平行板结构的介质阻挡放电模块。     

一种纳秒级高压脉冲发生器的研制

电声脉冲法(PEA)是一种目前较为流行的空间电荷分布测量技术,使用该法的一个前提条件是必须产生一个幅值大于400 V、脉宽小于20 ns的高压脉冲。笔者研制了一种纳秒级高压脉冲发生器,利用水银继电器作为开关,贮能电容通过此开关对匹配负载放电,经试验能产生脉冲幅值600 V、脉宽小于10 ns的陡脉冲电压信号。     

高压纳秒脉冲气体放电试验研究进展

按时间顺序综述了纳秒脉冲下气体放电的试验研究结果,简述了几种纳秒脉冲下放电机理假说,并总结了相关的经验公式。目前,重频纳秒脉冲下气体放电的试验研究有较多空白,有必要开展此项研究。     

基于磁开关的高压高频脉冲陡化电路的设计

根据磁开关技术和磁脉冲压缩的原理,设计了一种高压高频脉冲陡化电路。该电路将峰值5 kV、重复频率5 kHz的电压脉冲进行陡化,使其脉冲上升沿由50μs陡化为40 ns。分析了磁开关陡化脉冲的原理和设计方法,并建立了电路的PSPICE仿真模型,仿真结果表明,磁开关可有效陡化高压高频脉冲。     

高压纳秒脉冲电阻分压器的结构

设计了一种用于测量脉冲高电压的电阻分压器。通过FEKO电磁仿真计算软件计算输出端的电压波形，分析其特性。对典型结构模型的仿真分析表明，分压器两端采用过渡结构，可以减小由于阻抗失配引起的反射，明显改善输出端波形。对直线型、凸型或凹型过渡的对比分析表明，直线型过渡具有优势。实验测试表明，该分压器性能优越，满足高压纳秒双指数脉冲的测量要求，试验波形光滑，未见明显反射。     

纳秒快脉冲下气体开关的过电压击穿

纳秒快脉冲过电压击穿方式适合应用于长寿命高同步两电极气体开关.基于过电压击穿型气体开关的工作机制,建立了气体间隙在脉冲过电压击穿模式下击穿电压和时延的统计数学模型,该模型证明电极表面微观场强、间隙气压、初始电流大小、触发电压上升陡度等关键电气参数对间隙击穿分散性有重要影响.提出了纳秒快脉冲下气体开关过电压击穿参数的等效计算方法.实验证明,对于一般工况条件下的石墨电极气体开关,随着气压间距乘积值的增大和脉冲变化梯度超过一定门限值,纳秒快脉冲过电压击穿过程会逐渐由经典流注理论向快电子击穿修正理论过渡.快电子效应导致的电场增强系数在1.2～2.4之间变化.     

大功率伪火花放电开关触发电路的设计

伪火花放电开关的触发技术是伪火花开关研究中的一项重要内容。因为触发方案的选择不仅关系到开关放电室的设计,而且对开关的工作电压范围,工作频率和使用寿命有很大影响。伪火花开关及其触发设计的最主要特征在于它的空心阴极结构,空心阴极的存在既是伪火花间隙放电的先决条件,又为开关的触发单元提供必要的空间和可靠的保护屏障,使得触发部件不受主放电等离子体电流的冲击和烧蚀。笔者提出了伪火花开关触发设计的技术要求,总结了现有伪火花放电开关的触发方法,并对它们的触发效果进行了比较,重点介绍了脉冲辉光放电(脉冲空心阴极)触发和表面放电触发及其发展。     

高压断路器行程特性监测方法的研究

介绍了一种利用可擦除可编程逻辑器件EPLD进行信号处理 ,实现高压断路器行程—时间特性监测的方法 ,可简化电路 ,提高系统的灵活性和稳定性     

高压真空断路器中双稳态永磁操动机构的选择与应用

本文主要是介绍合理选择双稳态永磁操动机构使之应用于户外交流高压真空断路器上的设计思路和数据处理方法 ,同时对设备整体的设计也做了重点描述     

全电压关合试验的控制策略及其实现

与国外大功率试验室相比,我国的现有高压试验水平还相对落后.针对国内各大电力试验站的现有设备状况和试验条件,提出了以真空触发开关作为电流源快速关合装置的合成关合试验回路.重点阐述了关合试验中的控制策略及其实现,并对试品合闸相位、合闸时间分散性和预击穿特性等影响控制精度的主要因素进行了分析.该试验回路可以进行126～252kV/63kA全电压合成关合试验.     

微型断路器在高压开关二次回路中的应用

介绍了当微型断路器应用于高压开关设备的二次回路时 ,应当注意的几个问题 ,并对选用微型断路器提出了几点建议 ,供高压开关设计人员在设计二次回路时参考     

用于标定分压器的高电压毫微秒脉冲发生器

研制了一台高电压毫微秒脉冲发生器,它将用于标定快响应的分压器.该发生器由直流高电压电源、50欧姆脉冲形成线、紧凑型气体火花开关、50欧姆脉冲传输线构成,可输出脉宽100ns、幅值5～10kV的准矩形电压脉冲.当开关中为1个大气压空气时,其输出脉冲的上升时间约13ns;若希望得到更短的脉冲的上升时间,可将气体开关的气压增大.     

高压开关操作电磁铁动态特性逆分析的研究

基于测量合、分闸线圈的电流波形，提出了进行电磁铁动态特性逆分析的方法。结合电磁定律和机械运动方程，导出了用于逆分析的基本动态方程。分析指出，从线圈电流波形中可以提取若干“指纹”特征参数来描述铁心的运动过程，并作为逆分析的基础与验证。对一个10kV SF6开关的分闸电磁铁进行了实验量测和逆分析研究，获得了磁链一电流特性、铁心行程与速度、电磁吸力与机械反力、磁储能和机械功等动态特性曲线。这些研究结果为电磁铁的设计计算以及高压开关操动机构的故障诊断技术，提供了更为直观、实用的参考依据。     

高压断路器灭弧室气流场数值分析新探讨

以流体动力学为基础 ,利用流体力学计算软件包PHOENICS对典型的高压断路器灭弧室拉伐尔喷口的稳态气流场进行了数值模拟计算 ,验证了该软件包和自编程方式相结合的思想是可行的     

高压断路器运动特性仿真

根据高压断路器分闸运动原理,建立了高压断路器液压机构与压气室的联合运动方程。通过仿真,分析了运动方程中各种力参数对分闸运动特性的影响和操作功特性,并且从理论上提出了调节分闸运动特性的两种途径。     

高压断路器机械状态在线监测装置的研究

描述了利用单片机实现高压断路器机械状态在线监测的智能装置及其考虑的监测因素。该智能装置可以长期在线监测高压断路器动作过程中的机械参量,为断路器机械故障诊断和状态预测提供依据。