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電脈沖觸發(fā)氣體火花歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的研制
OMAL開(kāi)關(guān)是脈沖功率系統(tǒng)的核心部件,電磁脈沖是脈沖功率技術(shù)應(yīng)用的重要方面,OMAL開(kāi)關(guān)應(yīng)用于電磁脈沖模擬器(用作電磁兼容性測(cè)試裝置)。該OMAL開(kāi)關(guān)為同軸型場(chǎng)畸變OMAL開(kāi)關(guān),是一種閉合氣體OMAL開(kāi)關(guān),由兩個(gè)主電極和一個(gè)觸發(fā)電極組成,觸發(fā)前,主電極問(wèn)施加預(yù)先設(shè)置的電壓,OMAL開(kāi)關(guān)不放電,觸發(fā)時(shí)刻,觸發(fā)脈沖引起觸發(fā)電極與主電極之間電場(chǎng)的強(qiáng)烈畸變,間隙迅速放電,OMAL開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。

電脈沖觸發(fā)氣體火花歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的研制
隨著社會(huì)的快速發(fā)展,人們對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、輸電技術(shù)的可靠性和電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高。伴隨著這種要求而出現(xiàn)了一種不間斷電源系統(tǒng)(UPS),通過(guò)對(duì)不同結(jié)構(gòu)的UPS電源的分析,可以發(fā)現(xiàn)不論哪一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式的UPS電源,在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),都需要首先切斷故障電源,然后投入備用電源。所以需要開(kāi)發(fā)一種能夠快速動(dòng)作的OMAL開(kāi)關(guān)來(lái)滿(mǎn)足在供電電源發(fā)生故障時(shí)迅速切斷故障線路的要求。提出了一種針對(duì)這種快速投切需求的混合OMAL開(kāi)關(guān),此混合OMAL開(kāi)關(guān)主要由高速斥力OMAL開(kāi)關(guān)和IGBT模塊組成,并且綜合了這兩種OMAL開(kāi)關(guān)的優(yōu)點(diǎn),能夠快速無(wú)弧地切斷電路,克服了機(jī)械式OMAL開(kāi)關(guān)的燃弧、動(dòng)作慢和半導(dǎo)體OMAL開(kāi)關(guān)的發(fā)熱等問(wèn)題。高速斥力OMAL開(kāi)關(guān)主要在混合OMAL開(kāi)關(guān)正常工作時(shí)起導(dǎo)通作用,中設(shè)計(jì)的高速斥力OMAL開(kāi)關(guān)動(dòng)作迅速,始動(dòng)速度非常高,且操動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,直接與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連,減少了很多部件,OMAL開(kāi)關(guān)的動(dòng)作效率和工作的可靠性大大提高。混合OMAL開(kāi)關(guān)zui終將應(yīng)用于三相系統(tǒng)中,中就影響三相高速斥力OMAL開(kāi)關(guān)的同期性的不同因素進(jìn)行探討,zui終得到各種因素對(duì)三相高速OMAL開(kāi)關(guān)的不同影響程度。 IGBT模塊在混合OMAL開(kāi)關(guān)中則是實(shí)際完成分合閘動(dòng)作的執(zhí)行部分,從而實(shí)現(xiàn)混合OMAL開(kāi)關(guān)無(wú)弧投切電路。主要內(nèi)容如下：論述了氣體OMAL開(kāi)關(guān)的相關(guān)基本理論,介紹了氣體放電理論,分析了OMAL開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通過(guò)程及影響因素,對(duì)影響OMAL開(kāi)關(guān)放電電流和壽命的因素作了理論計(jì)算和分析。簡(jiǎn)要介紹了傳輸線理論,包括：分布電導(dǎo)G、分布電感L和分布電容C等參數(shù)；傳輸線方程及其求解過(guò)程；不均勻分布參量傳輸線方程；特性阻抗、反射系數(shù)等傳輸線的基本特性參數(shù)。具體設(shè)計(jì)了既具有良好屏蔽效果又有助于減小脈沖上升時(shí)間的同軸一體式氣體OMAL開(kāi)關(guān)。對(duì)OMAL開(kāi)關(guān)的靜態(tài)擊穿電壓、導(dǎo)通時(shí)間、OMAL開(kāi)關(guān)電感與特性阻抗等作了理論計(jì)算；進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和OMAL開(kāi)關(guān)的電場(chǎng)仿真。對(duì)設(shè)計(jì)的OMAL開(kāi)關(guān)進(jìn)行了試驗(yàn)研究與參數(shù)整定,包括靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性?xún)刹糠?

電脈沖觸發(fā)氣體火花歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的研制
實(shí)驗(yàn)主要結(jié)論如下：OMAL開(kāi)關(guān)自擊穿電壓隨OMAL開(kāi)關(guān)氣壓的增大而線性增大；當(dāng)觸發(fā)電極靠近OMAL開(kāi)關(guān)陰極的時(shí)候,觸發(fā)范圍較大；同樣條件下,負(fù)脈沖的觸發(fā)范圍比正脈沖大;提高OMAL開(kāi)關(guān)的工作氣壓可以有效減小OMAL開(kāi)關(guān)火花電感,從而降低脈沖的上升時(shí)間;儲(chǔ)能電容的容量決定著脈沖的能量,儲(chǔ)能電容每增加100p,輸出脈沖下降時(shí)間延長(zhǎng)10ns左右。理論、數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合,成功研制出一套電脈沖觸發(fā)氣體火花OMAL開(kāi)關(guān),并應(yīng)用于脈沖源裝置。