真空觸發(fā)開關(guān)控制器及特性研究.pdf

1、開關(guān)元件是脈沖功率系統(tǒng)的核心元件之一，也是其主要技術(shù)瓶頸。真空觸發(fā)開關(guān)作為能量的快速關(guān)合(釋放)開關(guān)，是近年來非常有發(fā)展?jié)摿Φ拿}沖功率開關(guān)器件。本文以真空觸發(fā)開關(guān)(TVS)的基本特性為主要研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行了理論分析與實(shí)驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)和開發(fā)了場(chǎng)擊穿型真空觸發(fā)開關(guān)及其控制器。 本文首先從真空觸發(fā)開關(guān)場(chǎng)致發(fā)射擊穿機(jī)理的分析出發(fā)，通過數(shù)學(xué)建模，引入熱力學(xué)運(yùn)動(dòng)方程，建立真空觸發(fā)開關(guān)的真空放電陰極斑點(diǎn)熱傳導(dǎo)模型，用來描述和估算真空觸發(fā)開關(guān)的

2、時(shí)延特性。然后以初始等離子體的產(chǎn)生與擴(kuò)展機(jī)理為重點(diǎn)，討論了真空觸發(fā)開關(guān)的時(shí)延特性，對(duì)于采用氫化鈦?zhàn)鳛橥糠蟛牧系难孛鎿舸┬秃蛨?chǎng)擊穿型真空觸發(fā)開關(guān)，分別進(jìn)行了具體的仿真計(jì)算與分析。研究表明，應(yīng)用所建立的陰極斑點(diǎn)熱傳導(dǎo)模型對(duì)沿面擊穿型真空觸發(fā)開關(guān)進(jìn)行時(shí)延計(jì)算結(jié)果和Laffery及Farrall的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合，證明了計(jì)算模型的正確性。 為了驗(yàn)證所建立的場(chǎng)擊穿型真空觸發(fā)開關(guān)陰極斑點(diǎn)熱傳導(dǎo)模型的有效性，設(shè)計(jì)了場(chǎng)擊穿型觸發(fā)極結(jié)構(gòu)，提出并

3、研制出一種新型的觸發(fā)源控制器。在新型觸發(fā)源控制器的設(shè)計(jì)中，從基本高壓脈沖發(fā)生回路和基本觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生回路設(shè)計(jì)出發(fā)，采用陡化高壓脈沖發(fā)生回路，利用三電極間隙產(chǎn)生陡化的高壓觸發(fā)脈沖來提高TVS的觸發(fā)精度(觸發(fā)精度在1us之內(nèi))，并采用光電隔離技術(shù)實(shí)現(xiàn)高低壓的安全隔離，提高了觸發(fā)電路的抗干擾能力。為了研究觸發(fā)過程中的電弧特性，建立了一套LC試驗(yàn)主回路，以及電弧圖像采集系統(tǒng)。 為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的場(chǎng)擊穿型真空觸發(fā)開關(guān)和控制器的參數(shù)特性，對(duì)建立