论文部分内容阅读
本文主要研究的是在电感储能型脉冲功率系统中,一些电爆炸初始参数对于断路开关开断性能的影响。首先,重点研制了一套用于研究电爆炸断路开关的然后根据电爆炸过程的特性使用PSpice软件对电爆炸过程中金属丝电阻的变化进行建模实验装置,,最后用实验的结果与模型仿真的结果对比,得出初始参数影响电爆炸断路开关开断性能的规律,并验证模型的有效性。 电爆炸断路开关实验装置的研制工作主要包括高压储能电路和主放电回路的研制,脉冲触发回路的研制,用来控制整个系统的主控制端和人机交互端的研制,高电压和大电流的测量,介绍了整个装置的电气供电设计,从软硬件两个方面进行了装置的EMC设计。另外,在软件设计部分重点进行了主控端和人机交互端的数据通信以及调压算法的设计,并且利用实验数据,对电容器电压采集数值进行修正。最终研制的这套装置,通过在完全隔离的人机交互端进行操作,可以实现0~20kV精确度达到99%以上的电容器调压充电,然后通过远端操作,完成触发电爆炸、放电的整个过程。 通过对电爆炸断路开关主放电回路的电路分析,利用该回路电压、电流值变量以及它们和能量、温升、电阻增大之间的关系建立了一套关于电爆丝电阻变化的模型,并且通过PSpice软件对此进行建模,通过每次微小的时间之内电阻增量的迭代,来模拟整个电爆炸的过程。通过输出的电阻变化曲线,可以很方便的判断电爆炸断路开关的开断时间。 实验阶段使用电爆炸断路开关装置,分别在这些初始条件下进行电爆炸断路开关实验:纯铜丝直径0.2mm、0.3mm、0.4mm,初始电压值10kV、12.5kV、15kV。利用示波器记录了放电过程中金属丝两端的电压,及金属丝上的电流,可以直接得到金属丝开断时间。通过实验结果与相同条件下的仿真结果对比研究得出这样一个结论:在实验使用规格范围内的纯铜金属丝和初始电容器电压条件下,随着金属丝直径的增大,开断时间变得更长,切断的电流值也越小。随着电容器初始电压值的增加,开断时间也变得更小,切断的电流值也更大。因此在断路开关初始参数选择上,选用较小直径的金属丝,较高的初始电压,会有较好的开关性能。 综上,本课题在研究电爆炸理论的基础上,研制了一套采用电爆炸断路开关作为主开关的电感储能型脉冲功率实验装置,通过对电爆炸放电主回路的研究,建立了金属丝模型,用来指导电爆丝断路开关实验初始参数的选择,并用实际实验结果对比验证了模型的适用性。