电晕均压多间隙串联气体开关特性实验

研制了一种电晕放电均压的小型多间隙串联气体开关,分析了电晕放电在开关工作过程中的作用,开展了开关自击穿特性、电晕放电伏安特性、针尖烧蚀以及开关寿命测试等特性实验。结果表明:老练后开关自击穿电压标准偏差小于3.5%,电晕均压效果明显;随着放电次数增加,电晕针尖逐渐钝化,触发性能变化不大;开关电晕放电电流随耐受电压升高增大,增长趋势逐渐变快;开关充400kPa干燥空气,±100kV工作电压下开关放电50 000次以上,触发性能稳定,触发击穿时延抖动约4.3ns,自放电概率低于1×10^(-4)。

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。

300kA直线型变压器驱动源模块实验研究

介绍了14支路并联的300kA百ns直线型变压器驱动源单级模块的结构和关键部件。模块通过采用双端引出电极电容器以及小型多间隙串联气体火花开关,可以并联更多的支路数,减小回路电感,提高储能密度;通过采用非晶磁芯,减小磁芯损耗,提高模块耦合效率。实验研究了初级气体开关工作系数对模块输出的影响,实验结果表明:模块开关电压工作系数达到0.7,多间隙串联开关才能较好同步放电;给出了快直线型变压器模块的初步调试实验结果,在模块充电±90kV,开关气压0.32MPa情况下,匹配负载电流峰值可达到302kA,上升时间约100ns,负载上获得的峰值功率为23GW。

开关放电分散性对FLTD模块输出的影响模拟

建立了包含开关放电分散性的电路模型,模型通过电压控制开关和自击穿开关模型的结合,可对开关抖动及支路间放电的相互影响进行模拟,利用研制的300kA单级直线型变压器驱动源(FLTD)模块进行了实验验证,模拟结果与实验相吻合。进而针对设计的20支路FLTD模块建立了电路模型,模拟分析了模块支路开关放电分散性对输出电流峰值和上升沿的影响,模拟结果表明,开关抖动小于5ns时对模块输出影响较小。

一种FLTD模块气体开关放电分散性模拟方法

将电路模拟软件PSpice中的电压控制开关模型和自击穿开关模型结合,提出了一种FLTD模块气体开关同步放电分散性的电路模拟方法,利用此方法构建了14支路并联FLTD模块电路模型,电路模拟结果与实验结果吻合,验证了该方法的有效性。针对采用80nF储能电容设计的20支路并联FLTD模块,利用该方法分析了模块支路开关放电分散性对输出电流峰值和前沿的影响。结果表明,输出电流峰值随着开关分散性的增加而减小,输出电流前沿随着开关分散性的增加而增加。与理想状态相比,当开关抖动为5ns时,电流峰值降低3%,电流上升沿增加约10%,电流峰值和上升沿的标准偏差分别为14kA和1ns;当开关抖动10ns时,电流峰值降低10%,上升沿增加约20%,电流峰值和上升沿的标准偏差分别为24kA和2ns。气体火花开关抖动小于5ns时,对模块输出影响较小,可满足模块同步放电要求。