固态开关

摘要： 随脉冲功率技术向高重复频率、长寿命等方向发展,储能元件和开关元件在瞬态强场条件下的稳定性能检测十分必要。基于固态开关技术研制了一种百kV,μs时间尺度下的瞬态强场测试平台,主要由高压直流充电电源、初级单元、脉冲变压器、磁脉冲压缩网络、复位系统和测试腔体组成,实现了一体化结构,使用便利。首先,针对电容器测试条件,建立了完整的电路模型,详细设计了系统中各关键参量;然后,利用晶闸管组件作为初级单元控制开关,利用磁开关进行两级脉冲压缩,建立了实验装置;最后,给出了40 nF小批量陶瓷电容器的典型实验测试结果,测试电压50 kV,脉冲宽度1μs,重复频率10 Hz,运行时间85 min(对应51000个脉冲),平台稳定可靠性良好,为后续开展相关测试研究奠定了基础。

摘要： 随着脉冲功率电源在材料表面改性、污水处理以及生物医学等方面的广泛应用,脉冲功率电源正在朝着小型化、驱动简单及稳定的方向发展。目前,由于固态脉冲电源信号需要进行高压隔离,造成系统复杂且体积庞大。为了降低系统的质量和体积,文中提出了一种单信号驱动的固态脉冲源的拓扑结构,通过一个信号控制第一级开关的导通和关断,经主电容对剩余开关的门极电容充电后自行触发余下开关。最后,基于该拓扑结构在通用电路分析(PSPICE)中仿真了10级单信号驱动的固态脉冲源电路,结果表明该新型电路拓扑直流充电源工作在800 V,系统输出幅值约为8 kV,脉宽约为200~800 ns的脉冲电压,对于生物医学应用、肿瘤消融以及污水处理有重大意义。

摘要： 提出一种用于电力杆塔缺陷检测脉冲电源拓扑及其样机实现。该脉冲电源的拓扑采用新型开关器件,可满足脉冲快速、可调需求。电力杆塔缺陷检测需要在几十千伏的电压下产生具有亚纳秒上升时间的脉冲电源,为实现这一点,将传统脉冲电源引入固态开关器件。所提出的脉冲电源设计为由多个堆叠的同轴层组成的拓扑结构,其中每层由包含多个开关器件的印刷电路板(PCB)组成。然后,对所提出的脉冲电源进行3D电磁仿真分析,并设计5 kV脉冲电源样机,测试样机在2.5 kV、50Ω负载下可实现6 ns的脉冲上升时间,验证所提电源能够产生灵活脉冲波形,从而验证所提出设计方法的有效性。

摘要： 针对双极性脉冲电压介质阻挡放电(DBD)的应用需求,提出了一种基于直线型变压器驱动源(LTD)的全固态双极性纳秒脉冲形成拓扑.脉冲产生期间各开关的驱动电路均可靠共地极大降低了高低压隔离需求,因此与传统单极性LTD一样理论上可实现脉冲子模块的无限制叠加以获得更高电压的双极性脉冲输出.各脉冲子模块上集成数量相等但具有相反电压极性的储能电容,使隔离磁心的励磁电流在不同脉冲极性下正负交变,有效提高了磁心的利用率,不再需要设置专门的磁通复位电路.最后研制了一套模块化紧凑型双极性LTD原理验证样机,可输出脉冲参数为:电压幅值0～±2?kV,脉冲电流80?A,脉冲宽度50～200?ns,所有脉冲参数可通过上位机灵活可调,通过增加LTD子模块数量可获得更高的脉冲电压.

摘要： 研制了一种双极性交替的纳秒高压脉冲电源,进行了双极性纳秒脉冲放电产生等离子体研究.该电源先通过固态开关IGBT将直流电压截断成电压脉冲,通过可饱和脉冲变压器拓扑,实现升压并缩短脉冲上升沿.该电源可在一个周期内输出极性相反的2个脉冲,且时序可以灵活控制.通过优化调整器件参数,研制了两种不同输出性能参数的双极性纳秒脉冲电源:①峰值电压10?kV、爆发模式脉冲重复频率500?kHz(正负脉冲间隔2?μs)、连续重复频率1?kHz;②峰值电压25?kV、爆发重频200?kHz、连续重频600?Hz.测试电源的运行性能,发现电源存在温度升高的情况,但长时间(>0.5?h)运行温度趋于稳定.10?kV电源连续运行在1?kHz时最高温度点50.5?°C;25?kV电源连续运行在600?Hz时最高温度点60?°C.利用该电源驱动线板电极阵列和表面介质阻挡放电结构,证实了该电源可以用于常压空气条件下产生大面积等离子体.

摘要： 本文对具有故障自诊断功能的高边智能固态开关器件进行了介绍,简要论述了高边开关器件的工作原理和电路组成,并介绍国内外高边智能固态开关的发展情况,重点从高边智能固态开关的三种工作模式、电路保护、状态反馈等方面进行详细的阐述.

摘要： 介绍电气防火限流式保护器的基本原理和特点,分析相关标准条文,并结合标准的要求讨论电气防火限流式保护器在电动汽车充电桩、电动自行车充电桩、家电商场、批发市场等不同场所的应用方案.

摘要： 电磁脉冲焊接是利用脉冲大电流发生装置通过磁场驱动线圈在微秒量级的洛伦兹力作用下将金属管件箍缩变形,实现金属管件与材料高速连接的新兴技术.该技术不仅能应用于同种金属焊接,还能实现异种金属、金属与非金属的焊接,且施工过程不存在污染物的排放,工业应用潜力巨大.高效长寿命的电磁脉冲焊接装置是工业化应用的前提.为提高装置寿命,提出采用固态反向开关晶体管(RSD)器件取代现有的气体开关方案,解决了使用气体开关存在电极烧蚀的问题;此外,该方案使用集磁器和多匝线圈结合的磁场驱动技术提升了装置的能量利用率.基于所提方案设计原理样机,可在储能1.08 kJ、电流峰值120 kA的条件下实现70 mm2配电电缆的可靠焊接,为电磁脉冲焊接装置的研制提供了新思路.

摘要： 为了减小电流变化率应力冲击,提出了一种双开关电容电路并联的新型切换开关.给出了双开关电容电路拓扑结构及其互补脉宽调制(PWM)控制技术,分析了工作和控制原理.提出了基于该切换开关的新型固态切换开关.所提开关等值阻抗受开关频率反向控制,并且可有效降低功率器件应力.探讨了新型固态开关在交流电网故障电流限制、微电网模式切换中的应用,可有效限制交流电网故障电流,实现微电网模式平滑切换.仿真和实验结果验证了新型混合固态切换开关的有效性、可行性.

摘要： 紧凑型Marx发生器因其体积小、重量轻和可重复运行等优点在脉冲功率领域得到了广泛的研究和应用.本文基于固态开关设计了一套Marx发生器触发系统,由高压直流电源部分、电容充电部分、固态开关串联部分、控制驱动部分和变压器升压部分组成.采用倍压电路产生8kV直流高压并对1μF电容充电,充电时间控制在1s之内,利用固态开关MOSFET串联结构作为主开关,并通过脉冲变压器升压,可得到上升沿100ns、幅值40kV、频率10Hz的脉冲电压.该装置使用方便可靠,可用于Marx发生器的三电极空气开关同步触发,也可用于分压器的校准和其他脉冲应用.

摘要： 对固态开关在脉冲功率应用中的脉冲上升和下降时间进行研究,脉冲电压达到1kV,重复频率为10kHz;结合产品数据手册,利用构建的研究平台,实测固态开关输出的脉冲上升下降时间;通过初步实验结果,揭示了固态开关在脉冲功率技术应用中的特性以及适用范围,加快了工程化进度.

摘要： 本文介绍了半控和全控两种类型固态开关(SSTS-Solid-state Transfer Switch)的技术原理和工作特性,并对全控型固态开关的工作特性进行仿真.设计了应用固态开关技术的电能质量控制系统,通过与电网间的同步运行试验,验证了固态开关技术对可以有效解决配电网的电压跌落、电压中断等电能质量问题.

摘要： 采用晶闸管与快速机械开关并联的复合式SSTS是中压SSTS主要应用拓扑,目前SSTS采用电控晶闸管,存在TE高电位取能困难,需采用地电位送能方式,而送能系统复杂且可靠性差.本文在对比光控晶闸管和电控晶闸管触发特性基础上,提出采用光控晶闸管代替电控晶闸管,省去TE板,解决了TE板取能问题,简化了SSTS阀体结构,增加其可靠性;并研制了基于光控晶闸管10kV/1250A复合式SSTS工业样机,验证了光控晶闸管阀在电气和结构设计等方面优越性,并通过切换试验验证了该技术可行性.

摘要： 介绍了一种输出峰值功率在MW 量级,工作频率和脉冲宽度均连续可调的高功率固态脉冲调制器的设计.脉冲调制器的能量来源由恒流型高频逆变充电电源提供,放电回路采用先进的固态开关技术,以实现频率和脉宽的连续可调.调制器输出采用升压型多路初级绕组脉冲变压器,以降低励磁单元的工作电压和工作电流,同时避免了由于固态开关串、并联而导致的电路复杂设计问题.系统采用在励磁回路中添加补偿网络的方法提高输出脉冲的平顶度.采取以上这些技术设计了一台输出脉冲峰值电压为48 kV、宽度1～4.5 μs、重复频率20～300 Hz、顶降小于1%的固态调制器工程样机,可以作为磁控管调制器应用在粒子加速器系统中.

摘要： 介绍了一种输出峰值功率在MW量级,工作频率和脉冲宽度均连续可调的高功率固态脉冲调制器的设计.脉冲调制器的放电回路采用先进的固态开关技术,以实现频率和脉宽的连续可调.调制器输出采用升压型多路初级绕组脉冲变压器,以降低励磁单元的工作电压和工作电流,同时避免了由于固态开关串并联而导致的电路复杂设计问题.系统采用在励磁回路中添加补偿网络的方法提高输出脉冲的平顶度.采取以上这些技术设计的固态调制器工程样机输出脉冲峰值电压为48 kV、宽度1.0～4.5 μs、重复频率20～300 Hz、脉冲顶降小于1%,可以作为磁控管调制器应用在粒子加速器系统中.

摘要： 本文阐述了煤矿企业连续性供电的重要性，讲述了晃电概念、产生的原因、现象及影响，并使用采用延时继电器等方面的低电压供电系统和高压供电系统中新型防见电产品应用特征与选用，针对矿山供电系统由于出现电压波动、中断等现象造成的晃电影响，采取安全行之有效的防晃电措施，不仅保证了重要场所重要设备供电的连续性、可靠性，而且确保矿井人员及大型设备的安全，保障了矿井的安全正常生产。

摘要： 本文阐述了煤矿企业连续性供电的重要性，讲述了晃电概念、产生的原因、现象及影响，并使用采用延时继电器等方面的低电压供电系统和高压供电系统中新型防见电产品应用特征与选用，针对矿山供电系统由于出现电压波动、中断等现象造成的晃电影响，采取安全行之有效的防晃电措施，不仅保证了重要场所重要设备供电的连续性、可靠性，而且确保矿井人员及大型设备的安全，保障了矿井的安全正常生产。

摘要： 本文阐述了煤矿企业连续性供电的重要性，讲述了晃电概念、产生的原因、现象及影响，并使用采用延时继电器等方面的低电压供电系统和高压供电系统中新型防见电产品应用特征与选用，针对矿山供电系统由于出现电压波动、中断等现象造成的晃电影响，采取安全行之有效的防晃电措施，不仅保证了重要场所重要设备供电的连续性、可靠性，而且确保矿井人员及大型设备的安全，保障了矿井的安全正常生产。

摘要： 介绍了反向触发双极晶闸管(RSD)开关的结构和触发工作原理,分析了RSD组件设计要求,利用两级触发原理研制了12 kV高压RSD组件及其触发系统,工作电压10～12 kV.试验结果表明:该高压RSD 串联组件触发稳定,工作可靠,12 kV工作电压下峰值电流可达133 kA,传输电荷24 C,电流变化率可达4.12 kA/μs,导通的峰值功率可达1.6 GW.

摘要： 本实用新型提供了一种固态切换阀体及具有该固态切换阀体的固态切换开关。根据本实用新型的固态切换阀体，包括晶闸管和固定晶闸管的上压板、下压板以及连接上压板和下压板的绝缘拉杆，晶闸管单向导通，上压板和下压板之间设置有两组晶闸管，每组晶闸管包括多个串联设置的晶闸管，两组晶闸管反向设置；还包括导线，两组晶闸管相反设置的晶闸管通过导线连接；还包括触发板，触发板与晶闸管相连接并控制晶闸管的断开与导通。本实用新型利用晶闸管在快速断开和闭合过程中分流、灭弧作用，实现电路的迅速断开和闭合，从而完成电压异常线路到正常线路的迅速切换，切换时间一般小于15ms，保证用户设备的正常运行。

摘要： 本发明公开一种适用于直流变压器的固态开关电路、风冷固态开关模块及故障保护系统，固态开关电路包括串联在直流正极母线上的IGBT开关单元，并联在直流正极母线与直流负极母线之间的第一续流二极管、放电电阻和直流电容，以及控制器；控制器根据接收到的外部指令信号或线路运行状态信号控制IGBT开关单元的通断状态，能够在固态开关所在线路发生故障时控制IGBT开关单元断开线路。在固态开关停运后，续流二极管可对短路电流进行续流，放电电阻对直流电容进行放电，直流电容可提供直流电压支撑。固态开关具有稳态运行和故障限流运行时工作稳定的特点。风冷固态开关模块可便于应用时的扩展，保障直流变压器低压侧短路时用户的供电可靠性。

摘要： 本发明提出了一种应用于高压固态开关的快速驱动电路，驱动变压器副边采用双绕组的绕线方式，实现对对应开关器件的导通、关断控制，驱动变压器包括原边绕组、第一副边绕组、第二副边绕组，所述驱动电路位于高压侧，其作用是在原边给定闭合指令后，能够快速为每路开关器件的栅极充电，从而保证高压固态开关迅速导通；而当给定关断指令后，驱动电路能够迅速将栅极电荷泄放掉，从而保证高压固态开关迅速关断。控制指令周期性地给定导通、关断信号，那么高压开关也会周期性地开关，从而可以为负载提供脉冲功率形式的功率。本发明提出的应用于高压固态开关中的驱动电路的优点主要包括：开关动作快速、可靠、体积小。

摘要： 在转换方案中，将机械MEMS开关与固态开关并联。这种并联的MEMS开关/固态开关配置利用了固态开关的快速开关速度并且利用了MEMS开关的改善的插入损耗和隔离特性。固态开关仅需在与较慢的MEMS开关相关联的斜坡上升/下降周期期间受激励，所以可节省功率。另一优点是利用与MEMS开关并联的固态开关改善了转换操作时系统的瞬时频谱。

摘要： 本发明公开一种适用于直流变压器的固态开关电路、风冷固态开关模块及故障保护系统，固态开关电路包括串联在直流正极母线上的IGBT开关单元，并联在直流正极母线与直流负极母线之间的第一续流二极管、放电电阻和直流电容，以及控制器；控制器根据接收到的外部指令信号或线路运行状态信号控制IGBT开关单元的通断状态，能够在固态开关所在线路发生故障时控制IGBT开关单元断开线路。在固态开关停运后，续流二极管可对短路电流进行续流，放电电阻对直流电容进行放电，直流电容可提供直流电压支撑。固态开关具有稳态运行和故障限流运行时工作稳定的特点。风冷固态开关模块可便于应用时的扩展，保障直流变压器低压侧短路时用户的供电可靠性。

摘要： 本发明示例性实施例提供一种基于固态开关的电路控制方法和固态开关，其中的方法包括：确定固态开关所属的系统电压正常且负载的变流器无故障后，判断主断路器是否闭合；当所述主断路器闭合后，向所述固态开关发送充电指令，所述充电指令为按照预设的占空比控制所述固态开关的通断，以使所述固态开关处于通路时，对直流侧的电容充电；对所述固态开关的开关频率进行控制，并对所述充电指令包括的占空比的脉冲以递增的方式进行调整。本发明采用了特定设计的固态开关，且固态开关采用独特的充电指令进行控制，能够通过控制开关的脉冲宽度限制充电电流的上升速度，提升变流器系统的安全、可靠、稳定运行。

摘要： 本发明提出了一种应用于高压固态开关的快速驱动电路，驱动变压器副边采用双绕组的绕线方式，实现对对应开关器件的导通、关断控制，驱动变压器包括原边绕组、第一副边绕组、第二副边绕组，所述驱动电路位于高压侧，其作用是在原边给定闭合指令后，能够快速为每路开关器件的栅极充电，从而保证高压固态开关迅速导通；而当给定关断指令后，驱动电路能够迅速将栅极电荷泄放掉，从而保证高压固态开关迅速关断。控制指令周期性地给定导通、关断信号，那么高压开关也会周期性地开关，从而可以为负载提供脉冲功率形式的功率。本发明提出的应用于高压固态开关中的驱动电路的优点主要包括：开关动作快速、可靠、体积小。

摘要： 一种零功耗待机带按钮开关和遥控开关的固态开关模块电路，包括：L1、N1电压输入端、电容C1、电阻R12、整流二极管D1‑D4、电容C2、稳压二极管VD1、稳压二极管VD2、电阻R1、电容C3、IC1红外线接收器、电容C4、电阻R2、电阻R3、二极管D1、三极管Q1、电阻R4、三极管Q2、继电器J1、电阻R5、电阻R6、三极管Q5、电阻R8、电阻R9、电阻R10、继电器常开触点J1‑1、电阻R7、IC2光电耦合器、电容C5、三极管Q3、三极管Q4、电容C6、电阻R11、双向可控硅VT1及L2、N2电压输出端；本发明通过改变传统充电开关的电路结构，能够在遥控器不工作时自动断开，使所接电子设备失电不工作，所接电子设备关闭，从而达到零功耗待机关闭状态。

摘要： 在转换方案中，将机械MEMS开关与固态开关并联。这种并联的MEMS开关/固态开关配置利用了固态开关的快速开关速度并且利用了MEMS开关的改善的插入损耗和隔离特性。固态开关仅需在与较慢的MEMS开关相关联的斜坡上升/下降周期期间受激励，所以可节省功率。另一优点是利用与MEMS开关并联的固态开关改善了转换操作时系统的瞬时频谱。

摘要： 本发明属于电力技术领域，公开了一种快速开关并联固态开关的快速消弧方法。本发明利用固态开关的速动性能够快速消除弧光接地故障，同时并联快速开关，减少固态开关投入运行时间，避免发热损耗且无需安装冷却系统，对快速熄灭接地电弧、降低消弧装置成本、提高消弧技术的可靠性具有重要意义。