谐振回路参数对气体介质V/N开关触发盘电压的影响

摘要

结合正在设计的3MV气体介质V/N开关,介绍了V/N开关的工作原理,分析得到了气体介质V/N开关自触发的特点.针对触发间隙为Trigatron型气体火花开关的V/N开关,利用有限元程序计算得到开关各结构间分布电容值,利用电路仿真程序建立了开关电路模型,分析了开关谐振回路电感与触发保护电阻对击穿过程的影响.Trigatron开关在两种不同击穿模式下对WN开关触发盘的电压变化有显著的影响,其短时间击穿模式击穿时间很短,长时间击穿模式击穿过程要慢得多,击穿时延和抖动相对较大.仿真结果表明,Trigatron开关工作于长时间击穿模式下,谐振电感L分别取100nH、500nH、1μH、2μH,反转电压周期依次增大,在L为2μH时,因为触发保护电阻引起的能量衰减,电压几乎不振荡,L为200nH时,反转电压上升沿最陡,振荡周期仅为19ns.触发保护电阻Rd分别取100Ω、200Ω、500Ω、1kΩ,反转电压衰减依次减小,两个峰值之间的衰减从0.93降至0.32,但Rd过大会减缓反转电压上升时间,在该结构开关中取1kΩ左右效果较好;短时间击穿模式下,谐振回路触发波形较差,不利于开关触发导通,通过增大触发保护电阻可以改善触发效果,随着R4增加,谐振回路与触发电路隔离的更好,但改善程度也与L大小有关,电感L越小效果越好.