沿面闪络开关研究进展

在脉冲功率系统中,开关是最为关键的部件之一。笔者综述了脉冲功率中应用的沿面闪络开关的研究成果。介绍了沿面闪络开关的结构、研究现状、绝缘介质和电极材料,并介绍了近年来出现的激光沿面闪络开关的可能机理。最后,指出对窄脉冲电压下的激光沿面闪络开关,激光脉冲与电压脉冲的同步是一个很关键的问题,有待深入研究。     

脉冲电压下尼龙的激光触发沿面闪络特性

为研究脉冲电压下的激光触发沿面闪络特性,在试验系统中建立了精确的激光触发沿面闪络试验系统,解决了激光脉冲与试品上所加脉冲电压的同步问题,在此基础上应用平板电极和柱状尼龙绝缘材料进行了激光触发沿面闪络试验。试验中采用60 mm直径的铜材料平板电极,试品为20 mm直径、6、8、10 mm厚的尼龙材料圆柱绝缘材料,试验中激光波长为10645、32 nm并聚焦成2 mm×30 mm的长方形光斑,得到在不同的激光能量密度及施加电压下的闪络时延和抖动时间,并探讨了激光触发沿面闪络的机理。研究表明:激光能量密度越大、施加电压越高,闪络时延和抖动时间越小。     

ns脉冲下有机玻璃电树枝的引发特性

脉冲功率装置中绝缘材料的老化问题影响装置的安全性、可靠性及效率,电树枝老化是最主要的老化方式之一。为此总结分析了目前高聚物绝缘材料中电树枝老化现象、电树枝引发影响因素的研究成果,进行了不同重复频率(75~300 Hz)、不同电压等级ns脉冲(半高宽70 ns)下有机玻璃电树枝老化特性的实验,重点研究了在不同条件下有机玻璃中电树枝引发阶段的特性,最后总结讨论了电树枝的引发条件和影响因素。实验表明不同频率ns脉冲下有机玻璃中电树枝引发的起始电压高于交流,低于直流,频率升高,电树枝起始电压有下降趋势;不同时刻有机玻璃的电树枝引发率,基本上随着电压等级的上升而下降;电子轰击、空间电荷分布和电机械应力对绝缘材料的电树枝引发具有关键作用,而在高频的脉冲强场下电机械应力起主要作用。     

蓄电池组与高频逆变器阻抗匹配特性研究

分析了采用串联谐振电路的高频高压充电电源的工作原理;对锂离子蓄电池组与采用高频全桥逆变器结构的高频高压充电电源之间出现的匹配问题进行了分析,并给出了解决方案;分析了高频逆变器直流段引线电感和逆变开关寄生电感对高频逆变器开关过程的影响,给出了解决方案,并在40kW/10kV/20kHz的充电电源上进行了实验.     

高压纳秒脉冲下介质阻挡放电的仿真研究

为研究ns脉冲高电压条件下介质阻挡放电的特性,在实验测量正极性ns脉冲介质阻挡放电电压、放电电流的基础上,根据脉冲介质阻挡放电等效电路对空气间隙上的气隙电压、放电电流及功率等参数进行了计算。计算结果表明,气隙电压、电流均为双极性脉冲且放电瞬时功率呈现双峰,分析认为此双极性脉冲是由介质层累积电荷所致;阻挡介质材料、厚度和施加电压频率不同,正极性ns脉冲介质阻挡放电结果也不同;施加电压类型对介质阻挡放电影响很大,相比交流、单极性μs脉冲和单极性亚μs脉冲的介质阻挡放电,正极性ns脉冲介质阻挡放电的放电电流大很多。     

电磁轨道发射装置仿真与试验

为了便于电磁轨道发射技术的研究,在对电磁轨道发射过程中的电磁和力学规律分析的基础上,建立了轨道发射的仿真模型。该模型可对发射过程中的电流、电压、速度等进行仿真计算,并通过实际发射实验结果对仿真模型进行了检验与校正。结果表明,该模型的仿真结果与轨道发射实验结果非常吻合,为电枢出膛速度、系统效率及其影响因素的进一步研究提供了有效工具。     

基于PAM控制的DBD等离子体反应器的负载特性

介质阻挡放电(DBD)等离子体反应器的负载特性与供电电源的控制方式紧密相关。笔者研究了基于直流调功(PAM)控制的DBD等离子体反应器的负载特性,考虑了高频高压放电电源的电路中的分布参数对负载特性的影响,建立了相应的等效电路模型,对负载特性进行了定量的分析,并进行了同轴介质阻挡放电的实验研究。研究结果表明,随着电源电压的逐渐升高,放电开始时刻逐渐超前于外加电源电压的过零点时刻,但该时刻始终发生于外加电源电压的上升阶段上;放电终止时刻始终发生在外加电源电压的上升率等于零的时刻;负载的等效平均电容逐渐增大,等效阻抗和谐振频率逐渐减小;放电电流和放电功率逐渐增大;放电区域逐渐增大,放电的均匀性也逐渐增加。     

半导体断路开关及其应用

介绍了一种新型的半导体断路开关 ,它采用 P+ - P- N - N+ 的半导体结构 ,可完成亚 ns级的关断 ,关断电流达数 k A、承受反向电压达百 k V、重复频率达数 k Hz。在介绍SOS结构和主要特性的基础上 ,还介绍了基于 SOS的脉冲功率发生器的研究和发展现状     

介质阻挡放电用大功率高频高压电源的研究

介绍了一种用于介质阻挡放电产生等离子体采用先进软开关技术的大功率高频高压电源 ,频率从 10 Hz～ 5 0k Hz连续可调 ,体积小 ,控制方便。实验证明 ,该装置响应快 ,运行稳定 ,给介质阻挡放电研究提供了良好的条件。     

高压直流开断电弧不稳定性与转移回路参数的试验研究

电弧不稳定性,对于实现自激振荡高压直流开断至关重要。造成电弧不稳定的主要原因是电弧具有负阻特性。由SF_6断路器试品气吹压力特性决定的电弧V-I特性,仅在触头分开的最初5ms时间内呈现强烈的负阻特性,因而实现开断的条件是自激振荡电流能在这段时间内迅速上升并足以强迫电弧电流过零。为此必须选择适当的转移回路参数。实验结果表明开断电流I_0与实现正常开断所需最小转移回路电容C_(so)的平方根成正比。临界转移回路阻抗Z_c=(L_(scl)/C_s)~(0.5)限制转移回路电感。