交直流电压条件下TVS触发特性研究

通过试验得到了触发系统的触发能量、触发电压与真空触发开关(TVS)导通概率、触发时延及分散性的关系,试验结果可以作为高性能真空触发开关控制器的设计与应用的指导。触发点火回路采用陡化高压触发脉冲,使TVS的导通时延及其分散性显著降低。引入同步触发技术,控制TVS主间隙在交流外施电压峰值触发。重点比较主间隙施加交直流情况下的触发特性,在触发参数、交流电压峰值与直流电压值相等的条件下,直流情况下TVS的导通概率和触发稳定性明显高于交流情况,交流情况下对触发系统的要求更为苛刻。

激光触发真空开关的目标材料触发特性

激光触发真空开关(LTVS)和电气触发真空开关(ETVS)的关键区别是触发方式不同,由于LTVS采用激光照射目标材料产生初始等离子体的方式,不同的目标材料对LTVS的触发特性产生不同的影响。使用3种激光波长(1 064 nm、532 nm和266 nm)测试目标材料的触发特性,总体上导通时延随着激光能量的增加而减少。

纳秒级Trigatron开关触发特性

设计了一种Trigatron开关,以Tesla型GW级纳秒脉冲源为实验平台,实验研究了不同电压极性组合、触发电压、触发间隙、触发极直径和触发脉冲宽度对开关触发特性的影响。实验研究结果表明:开关电压极性组合、触发电压、触发间隙对开关触发特性影响较大,在各欠压比条件下差异均十分明显,触发极直径和触发脉冲宽度对开关的触发特性影响较小。根据实验结果优化了开关结构和工作参数,获得的开关抖动最低可达0.1 ns。

考虑电抗器支路电阻影响的TCSC触发特性研究

基波阻抗和触发角的关系是可控串补(TCSC)触发控制的关键所在。文章对考虑电抗器支路电阻影响时的TCSC触发特性进行了深入研究,给出了线路电流同步时的触发角和基波阻抗的关系曲线,并运用数字仿真手段验证了该曲线的合理性。文章还根据动模实验的实测数据推导出电抗器支路的实际品质因数,基于该品质因数的仿真结果和动模实验结果比较相符。最后根据前述关系曲线进行了触发仿真,开环调节的结果比较令人满意,进一步证实了该曲线的正确性。

盘式触发电极触发管开关的触发特性

对采用盘状触发电极的新型触发管开关的触发特性进行了实验研究,得到不同极性组合、不同触发电压幅值和不同触发电流条件下开关的触发特性实验结果。实验结果表明:新型触发管开关获得最佳触发特性所需的极性组合应为异极性组合,触发电压幅值范围为自击穿电压的30%～50%,为兼顾触发电流和保护触发器,触发电阻值应为50～100Ω,验证了触发管开关击穿机制的已有认识。

多通道表面放电光泵浦源触发特性研究

介绍了多通道表面放电光泵浦源的设计,理论分析了触发电压幅值及上升时间、绝缘基板厚度等参数对所设计光泵浦源触发特性的影响。分析表明:在触发电压作用下,通道两电极处电场出现强烈畸变,而通道中间电场基本为零。采用高速相机拍摄泵浦源的放电图像以及电流线圈测量各通道的放电电流这两种方法实验研究了泵浦源的同步性及放电均匀性。当氮氩混合气体总气压为0.1 MPa(氮氩体积比为3∶7),充电电压20 kV,触发电压30 kV,前沿约10 ns时,成功实现了10通道均匀放电,抖动约20 ns。实验结果表明:在保证放电装置绝缘良好的情况下,若充电电压和触发电压越高,触发电压上升时间越短,触发电极至通道的有效距离越短,则多通道放电的抖动就越小,放电均匀性越好。

同轴型火花开关研制及其触发特性试验研究

高精度纳秒级同轴型火花开关在脉冲功率领域有着较为广泛的应用。针对低抖动、长寿命的工程需求,提出一种同轴型场畸变火花开关结构,采用横向自耦式设计,使用紫外光透过率高的ZS.1石英玻璃挡板,模拟紫外光预电离情况;结合脉冲变压器与半导体元器件功能特点,设计一种基于Tesla变压器与陡化回路的可控高压纳秒脉冲源,该脉冲源最高输出电压80kV,上升沿50ns。在上述基础上,搭建该同轴型火花开关实验电路,对其紫外光预电离作用下的开关触发特性进行实验研究。研究此预电离开关的静态击穿电压特性,对比不同工作系数下和有/无紫外光预电离下的开关触发特性及其烧蚀均匀度,分析脉冲源输出和触发电压对开关导通特性的影响。试验结果表明:此同轴型火花开关在0.1MPa气压、工作系数76.1%及以上且有紫外光预电离的情况下,开关触发稳定,抖动小于2ns;增大脉冲源输出电压可以提升紫外预电离效果,优化开关触发特性。研究结果为紫外光预电离开关在实际工程中的应用提供了参考和依据。

555单稳态触发器的触发特性分析

为研究单稳态触发器的触发特性,分析了555单稳态触发器的触发特性,研究了电路输出状态与外加触发信号的关系。分析了输入触发信号为周期性脉冲信号时输出信号对输入信号的分频作用,从而扩展了单稳态触发器的应用方向。Multisim仿真实验证明了所述观点正确性。

数字存储示波器时基及触发特性的精确评价

本文提出了一种数字存储示波器时基和触发特性的精确评价方法 ,通过使用正弦波拟合法 ,其时基准确度、触发沿斜率、触发电平不确定度、触发延时误差以及触发沿晃动被精确评价 ;详细描述了其测量原理 ,并给出了误差分析和实验例证 ,验证了该方法及过程的可行性。

固体有机薄膜开关短时延低抖动触发特性

实验研究了快脉冲触发固体有机薄膜开关的欠压比、触发脉冲幅值、极性效应和间隙距离对触发特性的影响。固体有机薄膜开关具有较快的脉冲前沿,但其触发性能因条件不同而差异很大。对于自击穿电压为10kV的18μm薄膜,在工作电压9kV,触发脉冲上升沿为1ns,脉冲40ns,幅值9kV条件下,测得开关时延为1.1ns,时延抖动为0.2ns。

XeCl激光诱发SF_6气体击穿及高压开关触发特性的研究

给出了ＸｅＣｌ激光（３０８ｎｍ）诱发ＳＦ＿６气体击穿及高压开关触发特性的研究结果。ＳＦ＿６气体击穿所需要的ＸｅＣｌ激光的功率密度很强地随气体压强而变。在ＳＦ＿６气体压强为０．０２ＭＰａ时，击穿功率密度为４．６ＧＷ／ｃｍ￣２，当压强为０．０４８ＭＰａ时，击穿阈值达最小值为３．２ＧＷ／ｃｍ￣２，而在高气压情况（气压大于０．０２ＭＰａ），其所需功率密度趋于饱和为４ＧＷ／ｃｍ￣２。采用激光触发间隙开关系统（ＬＴＧＳ），获得良好ＳＦ＿６气体开关触发特性：对自击穿电压Ｖ＿（ａｂ）≈６０ｋＶ的小型开关，在充电电压为Ｖ＿（ｃｈ）＝０．９６Ｖ＿（ａｂ）时，得开关延迟时间ｔ＿ｄ≈２０ｎｓ，抖动时间σ≈２６０ｐｓ。

场畸变火花开关电极优化设计及其触发特性

在烟气脱硫脉冲电源中采用场畸变火花间隙为开关，并在探讨开关电极各种形状基础上以旋转椭圆近似法优化设计一近似Ｂｏｒｄａ 电极形状为开关主电极形状，实验研究表明它触发性能可靠，可实现低脉冲幅值触发，且其放电点分布均匀，大大减小了电极烧损。

三间隙激光触发真空开关触发特性研究

激光触发真空开关在脉冲功率系统中有较好的应用前景,该文设计一种多级激光触发真空开关,由一个激光触发间隙与两个对称的冰壶形电极串联而成,并基于可拆卸真空腔体搭建了激光触发多级真空开关的实验平台。实验研究了不同激光能量、不同工作电压、不同分压比条件下,开关的触发时延特性。实验结果表明,多级开关的触发时延不仅与外部的激光能量以及触发电压有关,也与3个间隙之间的分压比有关。随着激光能量和工作电压的增大,开关的导通时延和抖动随之减小。在相同的外部条件下,通过3个间隙之间合适的工作参数配合,可以获得更加优化的时延特性。当激光能量为30 mJ,工作电压为30 kV时,分压比为4∶1∶1的三间隙激光触发多级真空开关触发时延低至(167±3.7)ns。

晶闸管四象限触发特性参数测试技术

晶闸管的触发特性参数是反映其性能的重要参数。现有的仪器只能测量晶闸管在第1、2、3象限的触发特性参数,难以全面表征晶闸管在4个象限的触发性能。研制的装置能够测量晶闸管分别在4个象限的触发特性参数。其中,利用选择开关组合测试标准要求的电压、电流并加载到被测晶闸管上,通过CPU调控门极电压、阳极电流;使用模/数转换器将模拟的触发特性参数信号转换成数字信号并送给CPU,由CPU计算并驱动LCD数字化显示;采用光电耦合器监测晶闸管的触发状态。利用本装置测试了3种晶闸管分别在4个象限的触发特性参数,结果符合晶闸管的导电规律,证明装置可行,适应高校教学以及部分科研单位、企业的测试需求。

车载紧急呼叫系统整车触发特性关键测试技术和方法研究

从车载紧急呼叫系统整车触发特性的关键测试技术出发,分析了车载紧急呼叫系统整车触发特性关键的测试方法。针对车载紧急呼叫系统最为关键的整车触发特性测试复杂的测试环境,提出了一套完整的测试技术和测试方法,提高了测试系统的可靠性,大大降低了由于信号不稳定导致的试验失败的风险。最后通过试验对测试方法进行了论证,验证了测试方法的有效性。由于国内车载紧急呼叫技术还处于起步阶段,因此本文研究的车载紧急呼叫系统整车触发特性的测试技术和方法,可以为国内企业在研发过程中提供试验验证和指导,可以为国内企业进军欧盟市场和海关联盟等国外市场提供本地化的认证和测试,同时可为中国的强制性标准提供有力的数据和技术支撑。

沿面击穿型真空触发开关的触发特性

基于脉冲变压器,设计了真空触发开关(TVS)触发电源,研究了沿面击穿型TVS触发过程中,主间隙电压、触发极性、触发能量对触发特性的影响。试验结果表明,所设计的TVS触发电源理论分析及其参数选择是有效的。

预电离触发管气体开关特性

利用脉冲火花预电离方式,设计了一种脉冲火花预电离触发的触发管气体开关。开关工作电压等级为100kV,工作介质采用干燥空气,开关主间隙10mm,电极材料采用304不锈钢,触发结构设计成盘环嵌套结构。实验结果表明:预电离能够显著减小低工作系数下触发管气体开关的触发时延和抖动。对于ns级快脉冲触发,预电离时刻越早,开关击穿时延和抖动越低。在30kV/8ns触发脉冲作用下,脉冲预电离触发的触发管开关在80%工作系数时,平均时延约为40ns,抖动小于1ns。

等离子体喷射触发型SF_(6)和SF_(6)/N_(2)间隙开关的触发性能劣化规律

在江苏—白鹤滩±800 kV特高压混合直流输电工程中,采用等离子体喷射触发型气体间隙开关可以对可控避雷器进行旁路控制,具有响应速度快,绝缘恢复能力强,通流容量大等优势,应用前景广泛,但触发间隙气体氛围的优化选择尚有所缺失,间隙触发特性和寿命的提升仍有待进一步研究。搭建了等离子体喷射触发实验平台,研究了等离子体喷射触发气体间隙的触发性能劣化规律,分别在SF_(6)和SF_(6)/N_(2)混合气体中探究了间隙触发的临界电路参数,在确定的电路参数下进行触发寿命实验同时探究性能劣化规律。结果表明:相同绝缘强度下,当间隙电压为10 kV时,0.2 MPa SF_(6)氛围下间隙最低可触发电压为3.5 k V,而在0.266 MPa SF_(6)/N_(2)氛围下降低为2.6 kV;在最佳触发电路参数条件和相同绝缘强度下,实验初期,SF_(6)中间隙导通时延为~270μs,等离子体最大喷射高度为4.8 cm,最大喷射速度为1296 m/s,而在SF_(6)/N_(2)中间隙导通时延为~100μs,等离子体最大喷射高度为7.2 cm,最大喷射速度为1525 m/s,而随着放电次数的增加,间隙导通时延增加,等离子体最大喷射高度降低,最大喷射速度减小,直到间隙第一次触发失败达到间隙寿命,SF_(6)中间隙的触发寿命仅有695次,而SF_(6)/N_(2)混合气体中间隙的触发寿命达到了1540次。对可控避雷器用气体间隙触发开关的性能和寿命提升提供了理论指导,同时有助于其在工程领域推广应用。

电触发真空沿面闪络开关工作特性初步研究

为研究电脉冲触发真空沿面闪络开关在中、小通流条件下的适用性,基于直接镀铜基板工艺制作了真空沿面闪络开关样件并搭建了开关工作特性测试实验平台。通过实验手段初步研究了开关耐压特性、触发工作特性(触发延时、抖动、工作范围)和寿命特性。实验结果表明:有效间隙7.2 mm的真空沿面闪络开关直流耐压约40 kV;开关在18 kV工作电压下触发导通延时89.9 ns,抖动13.1 ns,开关在1~18 kV工作电压范围内均能可靠触发导通;连续考核约2300次后开关各项特性无明显变化。

大功率半导体开关RSD触发导通特性的实验研究

大功率半导体开关RSD是目前通流能力最强的半导体开关之一,它具有电流上升率高、导通损耗小的特点。触发参数是影响RSD导通状况的主要因素之一;本文通过实验研究了不同触发电流脉宽、幅值对RSD导通状况的影响,得出了2μs、1μs、500ns和250ns四种触发脉宽下RSD峰值导通压降随触发电荷量的变化曲线,分析了250ns触发脉宽下RSD导通不充分的原因,实验结果表明临界触发电荷量计算公式中比例系数随触发脉宽增加而增大。