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。     

沿面击穿型触发真空开关的触发实验研究

为给触发真空开关(TVS)在脉冲功率系统多级放电中的应用提供参考和设计依据,通过空载和通流两种触发实验研究了一种沿面击穿型的TVS,对比分析触发间隙电阻和触发电压两个参数变化规律的实验结果表明,在通流实验次数不多时存在触发间隙电阻增大、触发电压减小的趋势,原因在于沿面击穿型TVS工作过程中主间隙电流的作用远大于触发电流的作用,而主间隙电流的作用取决于大电流电弧以及金属蒸气沉积的效果。     

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。     

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     

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。     

沿面闪络触发真空开关初始等离子体特性实验

提出了一种RC阻容式电荷收集器,并对触发真空开关触发初始等离子体特征进行了实验研究。实验结果表明,在触发真空开关初始等离子体的起始阶段有一个尖峰脉冲,而且初始等离子体电流波形呈振荡衰减的过程。初始等离子体电流波形的第一个振荡峰的极性取决于触发脉冲的极性。触发初始等离子体的电子电荷略大于离子电荷;触发初始等离子体的电荷随触发电压、触发电流、触发电荷的增加呈线性增加;触发初始等离子体在TVS真空间隙中的扩散时间受触发电压、触发电流、触发电荷以及TVS真空间隙距离的影响,在触发电压小于8kV时,初始等离子体的扩散时间随触发电压的增加呈线性减小,而后基本稳定在66～69ns;初始等离子体的扩散时间随TVS真空间隙距离的增加而增加,当真空间隙距离从0.5mm增加至8mm,初始等离子体的扩散时间从50ns增大至70ns。     

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。     

真空开关电弧伏安特性测试系统的设计

为了实现对真空开关电弧伏安特性的测量,设计了真空开关电弧试验装置。首先建立了一个可拆式真空灭弧室以及其基于阴极的触发电路,并结合真空短间隙进行了电弧点燃试验以及真空电弧电压和电流的采集,验证了真空电弧正伏安特性。结果表明,利用所设计的系统能够很好地触发真空间隙,并能准确地测量真空开关电弧的伏安特性,能为真空相位开关的研究提供有利的条件。     

真空开关的触发失效与主电极烧蚀特性研究

通过对真空开关的导通与失效机理进行研究,将其分为触发机构和主电极两个部分。关于触发机构的失效机理,主要研究绝缘电阻、触发电流和主放电电流大小的变化对触发极烧蚀的影响;用真空电弧的机理分析主电极烧蚀,对导通过程中电弧的发展进行仿真,了解主电极烧蚀特性。通过对真空开关的触发失效和主电极烧蚀特性进行研究,更好地了解真空开关的导通机理。     

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.     

基于高频振荡回路的激光触发真空开关开断特性

真空触发开关(TVS)是脉冲功率技术的重要开关器件,随着脉冲功率系统向更高工作频率的方向发展,要求TVS具有在高频回路中稳定工作的能力,因此采用LC高频振荡回路对一种新型激光触发真空开关(LTVS)进行实验研究,考察振荡回路频率、间隙电压以及初始等离子体浓度等因素对LTVS的开断特性的影响。实验结果表明,振荡回路频率增加和间隙电压升高将导致电流峰值及电流过零点变化率升高,电路未成功开断或者发生重击穿概率增加;重击穿时间间隔随间隙电压和回路频率升高而缩短;LTVS未成功开断或者发生重击穿概率与初始等离子体浓度无关。实验结果对于改善LTVS在高频回路中的稳定工作能力具有参考价值。     

高压直流输电用无源型直流转换开关电弧电流特性研究

直流输变电系统用无源型高压直流转换开关是直流系统中的重要运行设备,其运行工况及工作特性极其特殊。笔者通过对高压直流转换开关工作原理及工况进行研究,并依据试验测得的断口电弧电流曲线的特征,对高压直流转换开关开断转换电流的电弧电流特性进行理论研究及分析,给出了电弧电流特性函数,指出高压直流转换开关开断的关键点是断口的弧阻小,变化率大,L1C1辅助支路频率高,才能开断较大的直流电流。     

100kV强流重复脉冲放电装置

本文研制了一台参数为１００ｋＶ、１０ｋＶＡ、１０Ｈｚ的重复脉冲放电装置,放电电流１０ＫＡ左右。充电系统采用Ｌ－Ｃ变换器恒流充电技术,充电效率大于９０％;三电极间隙和触发系统结构简单,使用方便,开关工作范围大于５０％;控制系统抗干扰能力强,保证了重复频率下的稳定运行。     

光电耦合MOS栅固态继电器回路研究与误触发改进措施

为了解决带开关光电耦合MOS栅驱动回路出现上级回路无动作,下级MOSFET栅微型固态继电器误触发的不足,对MOS栅微型固态继电器的原理进行分析与研究。基于驱动回路固有特点,综述了其工作原理及MOSFET场效应管静态开关特性,理论推导出开关开合时,回路中电容充放电动态过程。针对这种驱动回路,提出增加电阻回路等安全性能更高的改进措施。通过实验,验证其可靠性。实验结果证明了理论推导暂态过程的正确性及措施的可行性,为光电耦合MOSFET栅微型固态继电器提供了新的回路方案,有效地减少接口信号回路引起的直流工程故障停运。     

高频大电流测量

分析了Rogowski线圈的工作原理及其两种工作状态.针对高频大电流,设计了一套测量系统.给出了中心频率为50kHz、额定电流为600A的高频大电流试验结果.试验结果和实际运行情况表明,在10～100kHz范围内,其准确度可达0.5%.     

超高压直流系统中的直流滤波器保护

介绍了超高压直流输电系统中的直流滤波器保护,分析了直流滤波器的特点以及超高压直流输电的各种运行工况对直流滤波器保护带来的影响,提出了直流滤波器保护的总体设计思想、相应的保护原理与方案,重点讨论了差动保护和不平衡保护的实现及其应该注意的问题。     

一种新型高压真空灭弧室触头及其特性

高压真空开关的核心部件之一是真空灭弧室,由于其触头开距较大,因此多采用纵向磁场触头,希望触头间隙有较强且较均匀的纵向磁场,这样可降低电弧电流密度,降低电弧能量,从而提高开断性能。该文提出了一种适合应用于高电压等级真空灭弧室的新型纵向磁场触头结构,该触头结构结构简单,便于加工,而且结构强度更好。利用有限元方法对这种新型的真空灭弧室磁向磁场触头间隙的磁场分布特性进行了计算与分析, 结果表明其磁场特性优于现有传统纵磁触头结构。利用这种新型触头结构制做了真空灭弧室样机,在单频LC振荡回路上进行了性能测试,结果表明在触头开距为40和60 mm时其同样具有良好的开断短路电流的性能。