脉冲大电流长寿命开关的研究

摘要

该文以气体火花开关和半导体开关这两种开关为主要研究对象.该文首先综述了脉冲大电流开关的特性、工作原理以及近年来脉冲大电流开关的发展状况;介绍了气体火花开关的发展与分类、触发方式和触发电路以及导通和击穿过程、击穿时延等影响开关性能的参数;对提高气体火花开关寿命的方法进行了专门研究,分析了气体火花开关电极的烧蚀过程和减小气体火花开关电极烧蚀的方法.为减小开关电极烧蚀,延长开关的寿命,该文设计了一个旋转电弧场畸变间隙开关,方法是使开关间隙放电产主的电弧在外加磁场或自身产生的磁场的驱动作用下沿着开关电极的表面运动,减小电弧与电极相互作用的时间,从而达到减小开关电极烧蚀的效果.同时还从电极形状上探讨了减少烧损的方法,根据旋转椭圆近似法设计了开关主电极形状的优化设计方案.给出了不同开关结构、不同电极材料和不同电流波形情况下的大电流烧蚀的微观照片,结果表明旋转电弧场畸变间隙开关能够有效地减轻开关电极的烧蚀程度.此外该文还对开关电极烧蚀机理和开关放电电弧在电极表面上的运动进行了模型分析,发现电极烧蚀的典型图象大致有弧坑、突起和裂纹三种,解释了在定向运动电弧作用下开关电极表面烧蚀痕迹的微观不连续现象.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1脉冲功率技术与脉冲大电流开关技术

1.2脉冲大电流开关概述

1.3脉冲大电流开关技术需要解决的问题

1.4论文的主要工作和章节安排

2气体火花开关理论基础

2.1气体火花开关的发展与分类

2.2气体火花开关的触发方式和触发电路

2.2.1气体火花开关的触发方式

2.2.2气体火花开关的触发电路

2.3气体火花开关的导通

2.3.1气体火花开关的击穿机理

2.3.2气体火花开关的击穿时延及分散性

3提高气体火花开关寿命的方法

3.1气体火花开关电极的烧蚀

3.2减小气体火花开关电极烧蚀的方法

3.3开关外壳体绝缘对开关寿命的影响

4旋转电弧间隙RAG(RotaryArc Gap)开关的研制

4.1 RAG的工作原理

4.2 RAG电极形状的优化设计

4.3 RAG中放电电弧的受力分析

5RAG的实验研究及结果分析

5.1 RAG的实验装置及开关特性

5.2 RAG的电极烧蚀图像及机理分析

5.3 RAG的应用实例

6大功率超高速半导体开关

6.1大功率大功率超高速半导体开关的研究背景

6.2 RSD的结构和工作原理

6.3俄罗斯RSD的研究现状

6.4 RSD的实验电路与结果电路

7全文总结和需要进一步开展的工作

致谢

参考文献