脈沖功率技術(shù)在航空航天、國防軍工、電力裝備以及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)廣泛,而且隨著應(yīng)用需求的不斷提升,對于脈沖功率系統(tǒng)也提出了更高的要求。作為脈沖功率系統(tǒng)中重要組成部分的開關(guān)設(shè)備,其性能的優(yōu)劣將直接影響系統(tǒng)的輸出參數(shù)。常用的氣體開關(guān)可通過調(diào)整開關(guān)內(nèi)部氣體種類和氣壓等來滿足眾多需求,而且在較高功率和能量的脈沖功率系統(tǒng)中,多級氣體開關(guān)的使用已十分成熟,充有氮氣和六氟化硫混合氣體的多級氣體開關(guān)工作電壓達(dá)到了MV級。但由于六氟化硫為溫室效應(yīng)氣體,且在一定濃度下對人體有窒息作用,因此為保證開關(guān)的安全運營,針對六氟化硫介質(zhì)需要頻繁的日常維護(hù)和較高的維護(hù)成本。課題基于此問題提出采用多級真空開關(guān)的方式來替代多級氣體開關(guān),通過相關(guān)研究來驗證多級真空開關(guān)的可行性。文中分別使用商用真空滅弧室和可拆卸滅弧室作為實驗試品,首先討論了兩實驗平臺中使用的球隙火花開關(guān)以及激光觸發(fā)真空開關(guān)的擊穿機(jī)理,并對真空短間隙的擊穿機(jī)理進(jìn)行著重分析。而后基于合成回路電壓源和LC震蕩回路設(shè)計實驗系統(tǒng),包括設(shè)置球隙火花開關(guān)的觸發(fā)裝置,商用真空滅弧室的選用,真空腔體的設(shè)計以及激光光路的設(shè)計。根據(jù)兩間隙靜態(tài)電壓分布仿真結(jié)果給出實驗中間隙分壓的方案,并進(jìn)行了真空腔體設(shè)計過程中的電場強(qiáng)度仿真。實驗在真空短間隙靜態(tài)耐壓為10kV的條件下進(jìn)行,通過改變總電壓和兩間隙不同的分壓比來調(diào)整真空短間隙的欠壓比和過壓倍數(shù),探究兩影響因素對于真空短間隙自擊穿時延的影響,最后又在可拆卸滅弧室平臺上進(jìn)行了激光能量對于真空間隙自擊穿時延影響的實驗。實驗結(jié)果表明真空短間隙自擊穿時延會隨著欠壓比的提升逐漸降低,在欠壓比達(dá)到70%以后時延下降趨勢趨緩。同時欠壓比在逐漸升高到70%以上的過程中,自擊穿時延的降低幅度不同。真空短間隙自擊穿時延也隨著過壓倍數(shù)的提高而減小。在現(xiàn)有條件下,250%過壓倍數(shù)以內(nèi)時,真空短間隙的自擊穿時延隨過壓倍數(shù)提升降低幅度較大,而后隨著過壓倍數(shù)的持續(xù)增加,自擊穿時延降低趨勢放緩�？刹鹦稖缁∈移脚_上進(jìn)行的激光能量的影響情況實驗結(jié)果表明真空短間隙承受的脈沖電壓上升速度越快,自擊穿時延越低。在70%欠壓比,350%過壓倍數(shù),激光能量63.9mJ的情況下,真空短間隙的自擊穿時延達(dá)到了61ns。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM564
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 論文研究背景
    1.2 多級開關(guān)研究現(xiàn)狀
    1.3 真空間隙擊穿影響因素的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 真空度對于真空擊穿的影響
        1.3.2 間隙距離對于真空擊穿的影響
        1.3.3 外部磁場對于真空擊穿的影響
        1.3.4 材料對于真空擊穿的影響
        1.3.5 表面處理工藝對于真空擊穿的影響
    1.4 研究目的及意義
    1.5 論文所做的工作及各章節(jié)安排
2 實驗所用開關(guān)的放電擊穿機(jī)理
    2.1 球隙火花開關(guān)擊穿的基本理論
    2.2 真空間隙擊穿的基本理論
    2.3 激光觸發(fā)間隙擊穿的基本理論
    2.4 本章小結(jié)
3 實驗系統(tǒng)及實驗試品仿真
    3.1 商用真空滅弧室實驗平臺
        3.1.1 商用真空滅弧室
        3.1.2 球隙點火裝置
    3.2 可拆卸滅弧室實驗平臺
        3.2.1 可拆卸滅弧室
        3.2.2 激光觸發(fā)裝置
    3.3 實驗裝置仿真
        3.3.1 雙斷口多間隙距離下的電壓分布仿真
        3.3.2 真空腔體電場分布仿真
    3.4 本章小結(jié)
4 真空短間隙自擊穿特性試驗
    4.1 商用真空滅弧室短間隙自擊穿特性試驗
        4.1.1 欠壓比對于真空滅弧室短間隙自擊穿時延的影響
        4.1.2 過壓倍數(shù)對于真空滅弧室短間隙自擊穿時延的影響
    4.2 可拆卸滅弧室短間隙自擊穿特性試驗
        4.2.1 欠壓比對于可拆卸滅弧室短間隙自擊穿時延的影響
        4.2.2 過壓倍數(shù)對于可拆卸滅弧室短間隙自擊穿時延的影響
        4.2.3 前級間隙導(dǎo)通速度對于可拆卸滅弧室短間隙自擊穿時延的影響
    4.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

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本文編號：2849770