石墨電極氣體開關在脈沖功率裝置中的應用研究.pdf

1、開關作為脈沖功率系統(tǒng)中的關鍵元件,在很大程度上決定了系統(tǒng)輸出脈沖的上升時間、波形和幅值。氣體開關不僅適合于導通強電流、大電荷量的脈沖,還能夠較準確的進行觸發(fā),被普遍的應用于高功率脈沖裝置中。本文研究了石墨電極氣體開關中的兩電極氣體開關和沿面觸發(fā)型三電極氣體開關的壽命,對石墨型兩電極氣體開關的自擊穿統(tǒng)計特性進行了理論分析,建立了沿面觸發(fā)型三電極氣體開關的導通時延的計算模型。
　　首先,根據(jù)石墨的燒蝕量隨轉移庫侖量呈線性關系的特點,對

2、石墨型兩電極氣體開關電極的壽命模型進行了推導,提出了由氣壓調節(jié)失效和脈沖觸發(fā)失效判據(jù)聯(lián)立而成的實際工況下的壽命模型判據(jù),對兩電極氣體開關進行壽命試驗,每次放電轉移電荷量約100C,共進行1500次,發(fā)現(xiàn)試驗結果符合理論預測;實驗測試發(fā)現(xiàn)在固定觸發(fā)源輸出能力的情況下,沿面燒蝕造成的觸發(fā)電壓不斷抬高是沿面觸發(fā)型三電極氣體開關壽命終結的判據(jù),通過實驗測試數(shù)據(jù)擬合得出當脈沖源輸出能力為15kV、上升時間1μs的情況下氣體開關在不同充氣氣壓下的壽

3、命。
　　其次,針對開關在多臺并聯(lián)情況下中存在誤導通故障概率問題,對石墨型兩電極氣體開關的自擊穿統(tǒng)計特性進行了實驗研究和理論分析。實驗研究發(fā)現(xiàn),選用平均粒徑小、硬度大和機械強度大的石墨作為開關的電極材料可以有效的降低開關發(fā)生自擊穿故障的概率,用Pedersen準則定性的解釋了平均粒徑對開關自擊穿電壓分布的影響,并根據(jù)電子崩–流注放電理論,證明了兩電極氣體開關的自擊穿概率在數(shù)學上符合Weibull統(tǒng)計分布。
　　最后,基于電子