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氣體火花歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)放電動(dòng)態(tài)研究
氣體歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)在脈沖功率技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用,并有著特殊重要的地位,而歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)也是制約脈沖功率技術(shù)的關(guān)鍵因素之一。歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)利用電極間的絕緣氣體,先承受一定的高電壓呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài),氣體擊穿后形成等離子體通道呈現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài),由此實(shí)現(xiàn)歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)功能。

氣體火花歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)放電動(dòng)態(tài)研究
歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的特性決定了脈沖功率信號(hào)的上升時(shí)間、幅值、脈沖寬度等參數(shù)。歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)導(dǎo)通過(guò)程中的電阻和電感決定了脈沖的參數(shù)。為了提高可靠性,減小設(shè)計(jì)成本,縮短設(shè)計(jì)周期,對(duì)其進(jìn)行模擬和仿真也是非常必要的。首先對(duì)氣體火花歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的放電基本原理和影響因素進(jìn)行了探討并得出結(jié)論：歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)電場(chǎng)比較均勻時(shí),放電穩(wěn)定性好；持續(xù)電壓作用下相對(duì)于沖擊電壓作用下,氣體歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的放電時(shí)延和擊穿電壓分散性要??；氣體的種類、密度、濕度和壓強(qiáng)都對(duì)放電特性有決定性的作用。一種新型的ZCS-PWM歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)單元進(jìn)行了深入研究。與傳統(tǒng)的ZCS-PWM歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)單元電路相比,該新型ZCS-PWM歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)單元不僅能在規(guī)定的電壓范圍和整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)所有歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)管的零電流歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)和所有二極管的零電壓歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān),而且主歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)管的電流應(yīng)力較低。它不僅能有效地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)校正,而且由于它采用了改進(jìn)型ZCS-PWM歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)單元,從而能在整個(gè)工頻周期和整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)所有歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)管的零電流歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)以及所有二極管的零電壓歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān),通過(guò)箝位二極管消除了由二極管反向恢復(fù)引起的所有歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)管的電壓尖峰,并且主歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)管和輔助歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)管的電流應(yīng)力很小。文中詳細(xì)分析了該變換器的工作原理和系統(tǒng)特性,給出了設(shè)計(jì)方法和控制電路,zui后通過(guò)一臺(tái)功率為1kW,歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)頻率為50kHz的原理樣機(jī)進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。其次,分析了氣體火花歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的工作機(jī)理,根據(jù)氣體歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)作為典型的短路歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān),放電過(guò)程屬于電容儲(chǔ)能放電,提出了氣體火花歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的電路模型。針對(duì)以往歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)放電模擬中使用固定電阻或線性可變電阻代替實(shí)際放電過(guò)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(kāi)關(guān)放電動(dòng)態(tài)研究
在Pspice環(huán)境下建立了氣體火花歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)放電的仿真模型,分別模擬了基于理想歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)和基于氣體歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的電容放電脈沖產(chǎn)生電路,并仿真分析了負(fù)載、歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)電感、儲(chǔ)能電容等因素對(duì)放電脈沖特性的影響。 zui后,搭建了氣體火花歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)放電實(shí)驗(yàn)平臺(tái),開(kāi)展了氣體火花歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的放電特性實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了基于Pspice的模擬仿真方法的正確性。