真空觸發(fā)開關控制器及特性研究.pdf

1、開關元件是脈沖功率系統(tǒng)的核心元件之一，也是其主要技術瓶頸。真空觸發(fā)開關作為能量的快速關合(釋放)開關，是近年來非常有發(fā)展?jié)摿Φ拿}沖功率開關器件。本文以真空觸發(fā)開關(TVS)的基本特性為主要研究對象，對其進行了理論分析與實驗研究，設計和開發(fā)了場擊穿型真空觸發(fā)開關及其控制器。 本文首先從真空觸發(fā)開關場致發(fā)射擊穿機理的分析出發(fā)，通過數(shù)學建模，引入熱力學運動方程，建立真空觸發(fā)開關的真空放電陰極斑點熱傳導模型，用來描述和估算真空觸發(fā)開關的

2、時延特性。然后以初始等離子體的產生與擴展機理為重點，討論了真空觸發(fā)開關的時延特性，對于采用氫化鈦作為涂敷材料的沿面擊穿型和場擊穿型真空觸發(fā)開關，分別進行了具體的仿真計算與分析。研究表明，應用所建立的陰極斑點熱傳導模型對沿面擊穿型真空觸發(fā)開關進行時延計算結果和Laffery及Farrall的經典實驗數(shù)據(jù)相吻合，證明了計算模型的正確性。 為了驗證所建立的場擊穿型真空觸發(fā)開關陰極斑點熱傳導模型的有效性，設計了場擊穿型觸發(fā)極結構，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)源控制器的設計中，從基本高壓脈沖發(fā)生回路和基本觸發(fā)信號產生回路設計出發(fā)，采用陡化高壓脈沖發(fā)生回路，利用三電極間隙產生陡化的高壓觸發(fā)脈沖來提高TVS的觸發(fā)精度(觸發(fā)精度在1us之內)，并采用光電隔離技術實現(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試驗主回路，以及電弧圖像采集系統(tǒng)。 為了驗證所設計的場擊穿型真空觸發(fā)開關和控制器的參數(shù)特性，對建立