RSD新型低能耗重频触发技术研究及其可级联模块化设计

来源 :燕山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hwangh
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目前,固态脉冲功率技术正处在一个飞速发展阶段,即重复频率应用阶段。固态重频脉冲电源的发展,在很大的程度上依赖于开关技术的突破。现下,该领域最具有应用前景的开关是反向触发双晶复合晶体管RSD(Reversely Switched Dynistor),单晶片可以承受几千伏高电压、流通上百千安培大电流、并且实现微秒/纳秒级内的高速开通。目前由高压RSDs组件构成的高重复频率固态脉冲源,在国内至今还未见有正式应用的报导。究其原因,一是由于传统触发模式带来的高触发能耗阻碍了其在重频脉冲源当中的应用;二是因为RSD特殊的触发控制方式,缺少专用的组件化结构设计,使其在不同耐压、容量需求下,具备可拓展性和灵活性。  本文的研究内容主要侧重于一种低损耗的触发技术,相比于传统控制方式,在相接近的触发电荷作用下,能够增强RSD的饱和导通程度,使其更加适用于重复频率工作的脉冲放电系统。  首先,介绍了RSD独特的内部结构与工作机理,明确阐述了RSD可靠导通所需具备的物理条件,即在预充阶段通过形成分布均匀的等离子层,积累足够的预充电荷。此外,介绍了当前几种常用的RSD触发方式,对比了各自的电路特征。  其次,针对常规触发方式存在的不足,提出一种正反双向触发电路,对RSD触发过程进行分阶段建模,完成新型触发电路参数的设计与优化改进。双向预充技术在本质上,是通过增加的正向电荷预充阶段,降低器件在触发过程中的导通压降尖峰,从而减少换流损耗,降低重频放电工况下的器件的发热。  然后,论文对高压RSDs堆体结构进行设计,并建立完整的充、放电系统。在快脉冲放电对结构紧凑性高要求的前提下,为使放电系统对高电压拓展具有灵活性,对单元RSD及其触发电路采取可级联模块化设计;同时,对与RSD配合使用的磁开关及其复位功能展开设计,并对可饱和磁芯进行选型和参数测试。  最后,基于RSD固态脉冲源平台,开展如下实验:获得单次放电在3模块级联下,开通1.8kV电压得到上升率1.2kA/μs的放电电流;重复频率工作模式下,在重复频率0.15Hz下,得到幅值1.8kA,上升率1.2kA/μs的放电电流。通过将仿真结果与实验结果对比,可得到正反双向预充电路的设计的可行性;通过与传统谐振触发的对比实验,可得到正反双向触发电路降低能耗方面的优越性。
其他文献
水稻是重要粮食作物,养活世界三分之一和我国近一半的人口,其秸秆和谷壳主要用于饲料和造纸。木质素是秸秆和谷壳的主要成分之一,含量仅次于纤维素,木质素含量和组成直接影响秸秆
随着化石能源的枯竭以及化石能源使用过程中导致的一系列环境问题,新能源得到了越来越多的关注。其中,太阳能具有储量巨大、清洁可靠的特点,因此,近年来太阳能发电取得了快速发展。光伏逆变器在太阳能发电过程中扮演着十分重要的角色。依据光伏逆变器是否含有变压器,光伏发电系统可分为隔离型系统和非隔离型系统。隔离型光伏系统由于变压器的存在,使得逆变系统损耗增大,效率降低,体积变大,成本升高。而非隔离光伏逆变器虽然
学位
电力系统经济调度是在满足系统负荷需求和运行约束条件下,确定系统经济指标最优的机组出力方案。由于火电厂组件的物理限制,发电机在其运行区间的某些范围内使轴承振动放大,因
电力电子变流设备的大量使用,导致了电网冲击性或不平衡性负荷的加剧,给电力系统造成了电压波动和闪变、三相电压不平衡、功率因数较低等诸多电能质量问题。因此,在负载端进行动
随着化石能源的日益枯竭及环境污染的不断加剧,电动汽车因其使用二次清洁能源而倍受关注和青睐,其不可或缺的电动汽车充、换电系统及装备也得到迅速发展。因此,为推动电动汽车产
随着社会经济的快速发展,电力电子装置以及计算机和空调等电器在人们的生活中越来越普及,随之而来的谐波污染问题也越来越严重。谐波污染对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜
为了适应全球能源互联网发展趋势,提高微电网系统的可靠性与稳定运行能力迫在眉睫。提高系统可靠性是实现稳定运行控制的关键。增长系统安全运行时间使得容错控制成为重要课题,研究提高微电网容错运行能力是同时解决系统可靠性与稳定运行控制的有效方法之一。微电网其灵活可控性,在功率流协同控制、容错控制等方面具有独特优势。因此,研究基于容错运行能力的微电源间协同控制与能量管理具有非常重要的价值与意义。本文以研究逆变
摘要 在华南红黄壤地区,由于高温多雨造成磷的淋失以及土壤对磷素的固持作用,土壤缺磷已经成为华南地区大豆(Glycinemax(L.)Merr.)生产的主要限制因素之一。引种一些磷高效
随着时代的发展,人们对无线通信的传输性能的要求越来越高。多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)无线通信系统不仅能够极大地提高信号传输速率并且能够较大地增