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高脉冲重复频率的气体火花开关研究

发布时间:2018-11-17 15:10
【摘要】:近年来随着重复频率脉冲功率技术的不断发展,具有高脉冲重复频率的气体火花开关作为重复频率脉冲功率装置中的重要组成部分,其研究受到了重视。本文通过理论总结、数值模拟和实验等手段对高脉冲重复频率气体火花开关展开了相应的研究。首先通过LT spice电路仿真软件对倍压整流电路进行了仿真研究,总结了其运行过程中各参数对其输出电压波形的影响,并基于仿真研制出一套高压直流电源系统。又通过理论分析与计算,自行研制了电阻分压器与脉冲分压器组成了高压测量系统,最后根据实验需求制作不同的负载系统。通过电气结构设计将各系统组装,制作了一套气体火花开关实验平台。根据平行电极结构的击穿电压经验公式,确定了气体火花开关主电极的各项结构参数。根据球隙击穿电压峰值与极间距离的关系确定了开关外绝缘支撑的爬电距离,之后对开关进行了电场仿真与电路仿真,得到了开关的寄生电感与寄生电阻等参数,并初步掌握了开关的传输大电流的能力。在确定了开关的材料后设计了开关的工程图纸,制作了一个具有高脉冲重复频率的气体火花开关。最后在实验平台上对气体火花开关展开了自击穿实验、单次触发实验、重复频率触发实验等各项实验,重点对开关在导通过程中等离子体通道模型展开大量理论与实验研究,最终建立了时变电阻与时变电感串联的等离子体通道等效电路模型,比较了不同介质击穿过程中的等离子体通道模型并尝试给出了理论解释。
[Abstract]:In recent years, with the development of repetitive pulse power technology, gas spark switch with high pulse repetition rate is regarded as an important part of repetitive frequency pulse power device. In this paper, the high pulse repetition rate gas spark switch is studied by means of theoretical summary, numerical simulation and experiment. Firstly, the voltage doubling rectifier circuit is simulated by LT spice simulation software, and the influence of the parameters on the output voltage waveform is summarized. Based on the simulation, a set of HVDC power supply system is developed. Through theoretical analysis and calculation, a high voltage measuring system is developed, which is composed of resistor divider and pulse divider. Finally, different load systems are made according to the experimental requirements. An experimental platform of gas spark switch is made by assembling each system through electrical structure design. According to the empirical formula of breakdown voltage of parallel electrode structure, the structure parameters of main electrode of gas spark switch are determined. According to the relationship between the peak value of the breakdown voltage and the distance between the poles, the climbing distance of the external insulation support of the switch is determined, and then the electric field simulation and circuit simulation of the switch are carried out, and the parasitic inductance and the parasitic resistance of the switch are obtained. At the same time, the ability of transmitting large current of switch is preliminarily grasped. After the material of the switch is determined, the engineering drawing of the switch is designed, and a gas spark switch with high pulse repetition rate is made. Finally, the self-breakdown experiment, single trigger experiment and repeated frequency trigger experiment are carried out on the experimental platform. A large number of theoretical and experimental studies are carried out on the plasma channel model of the switch during the conduction process. Finally, the equivalent circuit model of plasma channel in series between time-varying resistance and time-varying inductance is established, and the plasma channel model in different dielectric breakdown process is compared and the theoretical explanation is tried.
【学位授予单位】:沈阳理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM564

【参考文献】

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本文编号:2338241

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