雙極性與單極性ns級高壓脈沖電源設計及特性比較
摘 要:為了滿(mǎn)足聚合類(lèi)絕緣材料老化實(shí)驗及等離子體水處理高級氧化實(shí)驗2項實(shí)驗研究的應用要求,分別設計了雙極性和單極性2種ns級高壓脈沖發(fā)生器,且均主要由高壓直流電源、兩級脈沖儲能電容器和氣體開(kāi)關(guān)等組成,結構緊湊,具有重復頻率、脈沖寬度及電壓幅值可調等優(yōu)點(diǎn)。2種脈沖電源的主要區別在于各自的核心元件—多電極旋轉火花隙開(kāi)關(guān)(MER-SGS)的結構和尺寸設計,同時(shí)電源的重復工作頻率也可由旋轉火花隙驅動(dòng)電機及電極數量調節控制。為驗證火花隙開(kāi)關(guān)的工作性能,采用ANSOFT/MAXWELL ELECTROSTATIC 2D軟件建立了仿真模型,對2種開(kāi)關(guān)不同開(kāi)斷關(guān)合角度下的電場(chǎng)強度進(jìn)行了仿真分析和比較。結果表明,火花隙的緊湊結構設計能夠產(chǎn)生強烈電場(chǎng)畸變進(jìn)而保證脈沖電源在具備良好輸出特性基礎上,開(kāi)關(guān)可靠動(dòng)作,從而達到降低絕緣要求、減少電極燒蝕、延長(cháng)工作壽命等目的。通過(guò)對2種脈沖電源有載情況下實(shí)際輸出波形的測量可得,脈沖上升時(shí)間(〈10ns)、脈沖寬度(1~500μs)、重復工作頻率(1~3kHz)、平均功率等電源參數均達到各自實(shí)驗要求標準,具有良好的應用前景。
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