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神光Ⅲ能源模块开关系统的研究

作　者: 周圣
导　师: 何孟兵
学　校: 华中科技大学
专　业: 脉冲功率与等离子体
关键词: 脉冲功率高库仑量大电流两电极气体火花开关磁开关
分类号: TM564
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 78次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

脉冲功率技术在科学试验、国防、生物医学以及环境保护等领域有着广泛的应用,而脉冲功率技术的发展要求作为脉冲功率系统关键元件之一的开关器件具有耐压高、导通电流大、工作寿命长、击穿时延和分散性小等特性。本文首先综述了各种脉冲大电流闭合开关的特性、工作原理以及近年来脉冲大电流闭合开关的发展状况,特别介绍了气体火花开关的工作机理以开关的发展与分类。两电极结构取消了触发极,消除了由于触发极烧蚀影响开关寿命的问题,并且在结构、体积、重量、造价等方面都具有较明显的优势。本文探讨了两电极开关的设计难点,从电极材料、电极形状、绝缘支撑外壳、间隙气体介质四个方面完成了开关的本体设计。两电极开关必须使用Marx触发器输出75kV高压形成过压触发。为了保护能源系统的其它关键元件,主放电回路中必须加磁开关隔离触发高压。本文从磁性材料的基本特性入手,研究了磁开关的工作原理,并根据实际要求完成了磁开关的设计。对开关进行了基本特性试验,发现开关自击穿电压分散较小,开关的平均自击穿电压可由间隙内所充气压的大小进行调整,根据实际需要,本开关的平均自击穿电压为50kV的直流电压。对开关大电流试验的回路进行了方案及参数设计。开关分别在有无磁开关辅助下的进行了大电流试验,试验结果验证了磁开关在改善回路参数及可靠触发的作用。开关在工作电压20kV下,放电峰值电流达300kA.,电荷转移量64C。开关工作可靠性和寿命、触发系统的陡化等还有待后续研究。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-21
  1.1 脉冲功率技术的发展及应用简介  8-10
  1.2 脉冲功率闭合开关概述  10-12
  1.3 高库仑量大电流脉冲闭合开关国内外研究现状  12-18
  1.4 论文的主要研究内容  18-21
2 两电极气体的主体设计  21-28
  2.1 两电极气体火花开关的研制难点  21-22
  2.2 开关电极材料的选取  22-25
  2.3 开关电极形状的设计  25
  2.4 开关绝缘支撑外壳材料的选取  25-27
  2.5 间隙绝缘气体介质的选取  27-28
3 软磁材料的基本特性  28-36
  3.1 磁性材料的磁化特性  28-30
  3.2 饱和磁滞回线和基本参数  30-31
  3.3 磁性材料磁化过程中的磁导率变化  31-32
  3.4 软磁材料基本特性及要求  32-33
  3.5 磁性材料的选用原则  33-36
4 磁开关的原理及设计  36-52
  4.1 磁开关的基本理论  36-41
  4.2 磁开关的设计  41-49
  4.3 磁开关特性验证  49-52
5 两电极开关的大电流试验研究  52-62
  5.1 开关结构  52-53
  5.2 开关基本特性试验  53-54
  5.3 开关触发系统试验  54-55
  5.4 开关大电流试验  55-62
6 总结  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-70
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文  70

神光Ⅲ能源模块开关系统的研究

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