兩電極旋弧開關觸發(fā)系統(tǒng)的研究.pdf

1、作為脈沖功率技術(shù)的關鍵技術(shù)的大功率閉合開關，其發(fā)展和應用越來越廣泛。旋轉(zhuǎn)電弧開關因為其開斷電流大、庫倫轉(zhuǎn)移量大和開關壽命長等優(yōu)點在新型的大功率閉合開關中表現(xiàn)突出。在大電流工作環(huán)境下，其特殊的兩電極無觸發(fā)極結(jié)構(gòu)，使得穩(wěn)定的觸發(fā)導通該開關成為必須研究的問題。
　　 根據(jù)觸發(fā)旋弧開關的電壓要求，本文設計了三級雙邊充電的Marx發(fā)生器作為開關的觸發(fā)裝置。其理論輸出電壓達到120kV以上，回路電感控制在2uH左右，工作狀態(tài)的分布電容只有約

2、0.1NF，裝置整體體積較小，重量較輕。對實驗中產(chǎn)生的第二級火花球隙觸發(fā)電壓偏小和Marx點火裝置對地電位的影響，本文都提出了較好的改進方法。
　　 本文還對Marx發(fā)生器的充放電機理進行詳細的分析，通過數(shù)學分析對不同充電情況下的充電效率和充電速度進行比較，得到工頻整流充電充電速度慢、效率低，但充電電壓高、裝置簡單，因而適合單次的Marx發(fā)生器；直流充電性能完全相反，更適合重頻的Marx發(fā)生器。并利用ATP軟件的電路仿真驗證了理

3、論分析的正確性。通過數(shù)學模型的建立對Marx的放電回路進行分析，得到了其輸出電壓主要與主電容、回路電感和負載有關，與回路的分布電容無關。用電路仿真對以上四個參量對放電電壓的影響進行分析驗證，主電容和回路電感可以影響輸出電壓，但其本身的變化范圍較小，分布電容則在負載阻抗較大時對電壓產(chǎn)生振蕩作用，因此要得到好的輸出電壓波形，需要根據(jù)設計的Marx來調(diào)整負載的阻抗。
　　 對于旋弧開關的觸發(fā)導通的原理，本文利用ansys對電極區(qū)域的徑

4、向電場強度進行了仿真，分析其作為稍不均勻場的在納秒脈沖下氣體擊穿的理論機理。通過觸發(fā)特性實驗和小電流觸發(fā)導通實驗對開關的觸發(fā)特性進行了實驗研究，得到觸發(fā)脈沖的電壓幅值和上升沿對開關觸發(fā)導通的穩(wěn)定性影響不明顯，當觸發(fā)電壓幅值達到一定值后，起主要作用的是脈沖第一個半波的脈寬，即Marx發(fā)生器在初始階段瞬間輸出的能量大才能使開關穩(wěn)定導通。本文通過觸發(fā)導通實驗的結(jié)果，粗略的估計了旋弧開關的觸發(fā)時延，但由于高壓脈沖測量儀器的響應頻率偏低，時延還不