石墨電極氣體開關(guān)在脈沖功率裝置中的應(yīng)用研究.pdf

1、開關(guān)作為脈沖功率系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件,在很大程度上決定了系統(tǒng)輸出脈沖的上升時間、波形和幅值。氣體開關(guān)不僅適合于導(dǎo)通強電流、大電荷量的脈沖,還能夠較準(zhǔn)確的進(jìn)行觸發(fā),被普遍的應(yīng)用于高功率脈沖裝置中。本文研究了石墨電極氣體開關(guān)中的兩電極氣體開關(guān)和沿面觸發(fā)型三電極氣體開關(guān)的壽命,對石墨型兩電極氣體開關(guān)的自擊穿統(tǒng)計特性進(jìn)行了理論分析,建立了沿面觸發(fā)型三電極氣體開關(guān)的導(dǎo)通時延的計算模型。
　　首先,根據(jù)石墨的燒蝕量隨轉(zhuǎn)移庫侖量呈線性關(guān)系的特點,對

2、石墨型兩電極氣體開關(guān)電極的壽命模型進(jìn)行了推導(dǎo),提出了由氣壓調(diào)節(jié)失效和脈沖觸發(fā)失效判據(jù)聯(lián)立而成的實際工況下的壽命模型判據(jù),對兩電極氣體開關(guān)進(jìn)行壽命試驗,每次放電轉(zhuǎn)移電荷量約100C,共進(jìn)行1500次,發(fā)現(xiàn)試驗結(jié)果符合理論預(yù)測;實驗測試發(fā)現(xiàn)在固定觸發(fā)源輸出能力的情況下,沿面燒蝕造成的觸發(fā)電壓不斷抬高是沿面觸發(fā)型三電極氣體開關(guān)壽命終結(jié)的判據(jù),通過實驗測試數(shù)據(jù)擬合得出當(dāng)脈沖源輸出能力為15kV、上升時間1μs的情況下氣體開關(guān)在不同充氣氣壓下的壽

3、命。
　　其次,針對開關(guān)在多臺并聯(lián)情況下中存在誤導(dǎo)通故障概率問題,對石墨型兩電極氣體開關(guān)的自擊穿統(tǒng)計特性進(jìn)行了實驗研究和理論分析。實驗研究發(fā)現(xiàn),選用平均粒徑小、硬度大和機械強度大的石墨作為開關(guān)的電極材料可以有效的降低開關(guān)發(fā)生自擊穿故障的概率,用Pedersen準(zhǔn)則定性的解釋了平均粒徑對開關(guān)自擊穿電壓分布的影響,并根據(jù)電子崩–流注放電理論,證明了兩電極氣體開關(guān)的自擊穿概率在數(shù)學(xué)上符合Weibull統(tǒng)計分布。
　　最后,基于電子