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氣體火花歐瑪爾OMAL開關放電動態(tài)研究
氣體歐瑪爾OMAL開關在脈沖功率技術中有著廣泛的應用,并有著特殊重要的地位,而歐瑪爾OMAL開關也是制約脈沖功率技術的關鍵因素之一。歐瑪爾OMAL開關利用電極間的絕緣氣體,先承受一定的高電壓呈現高阻抗狀態(tài),氣體擊穿后形成等離子體通道呈現導通狀態(tài),由此實現歐瑪爾OMAL開關功能。

氣體火花歐瑪爾OMAL開關放電動態(tài)研究
歐瑪爾OMAL開關的特性決定了脈沖功率信號的上升時間、幅值、脈沖寬度等參數。歐瑪爾OMAL開關導通過程中的電阻和電感決定了脈沖的參數。為了提高可靠性,減小設計成本,縮短設計周期,對其進行模擬和仿真也是非常必要的。首先對氣體火花歐瑪爾OMAL開關的放電基本原理和影響因素進行了探討并得出結論：歐瑪爾OMAL開關電場比較均勻時,放電穩(wěn)定性好；持續(xù)電壓作用下相對于沖擊電壓作用下,氣體歐瑪爾OMAL開關的放電時延和擊穿電壓分散性要小；氣體的種類、密度、濕度和壓強都對放電特性有決定性的作用。一種新型的ZCS-PWM歐瑪爾OMAL開關單元進行了深入研究。與傳統(tǒng)的ZCS-PWM歐瑪爾OMAL開關單元電路相比,該新型ZCS-PWM歐瑪爾OMAL開關單元不僅能在規(guī)定的電壓范圍和整個負載范圍內實現所有歐瑪爾OMAL開關管的零電流歐瑪爾OMAL開關和所有二極管的零電壓歐瑪爾OMAL開關,而且主歐瑪爾OMAL開關管的電流應力較低。它不僅能有效地實現網側功率因數校正,而且由于它采用了改進型ZCS-PWM歐瑪爾OMAL開關單元,從而能在整個工頻周期和整個負載范圍內實現所有歐瑪爾OMAL開關管的零電流歐瑪爾OMAL開關以及所有二極管的零電壓歐瑪爾OMAL開關,通過箝位二極管消除了由二極管反向恢復引起的所有歐瑪爾OMAL開關管的電壓尖峰,并且主歐瑪爾OMAL開關管和輔助歐瑪爾OMAL開關管的電流應力很小。文中詳細分析了該變換器的工作原理和系統(tǒng)特性,給出了設計方法和控制電路,zui后通過一臺功率為1kW,歐瑪爾OMAL開關頻率為50kHz的原理樣機進行了仿真和實驗驗證。其次,分析了氣體火花歐瑪爾OMAL開關的工作機理,根據氣體歐瑪爾OMAL開關作為典型的短路歐瑪爾OMAL開關,放電過程屬于電容儲能放電,提出了氣體火花歐瑪爾OMAL開關的電路模型。針對以往歐瑪爾OMAL開關放電模擬中使用固定電阻或線性可變電阻代替實際放電過程中非線性的火花電阻,存在較大誤差的情況,提出一種基于Pspice的模擬方法。

氣體火花歐瑪爾OMAL開關放電動態(tài)研究
在Pspice環(huán)境下建立了氣體火花歐瑪爾OMAL開關放電的仿真模型,分別模擬了基于理想歐瑪爾OMAL開關和基于氣體歐瑪爾OMAL開關的電容放電脈沖產生電路,并仿真分析了負載、歐瑪爾OMAL開關電感、儲能電容等因素對放電脈沖特性的影響。 zui后,搭建了氣體火花歐瑪爾OMAL開關放電實驗平臺,開展了氣體火花歐瑪爾OMAL開關的放電特性實驗,驗證了基于Pspice的模擬仿真方法的正確性。