气体火花开关放电动态仿真及实验研究

【摘要】气体开关在脉冲功率技术中有着广泛的应用,并有着特殊重要的地位,而开关也是制约脉冲功率技术的关键因素之一。开关利用电极间的绝缘气体,先承受一定的高电压呈现高阻抗状态,气体击穿后形成等离子体通道呈现导通状态,由此实现开关功能。开关的特性决定了脉冲功率信号的上升时间、幅值、脉冲宽度等参数。开关导通过程中的电阻和电感决定了脉冲的参数。为了提高可靠性,减小设计成本,缩短设计周期,对其进行模拟和仿真也是非常必要的。本文首先对气体火花开关的放电基本原理和影响因素进行了探讨并得出结论：开关电场比较均匀时,放电稳定性好；持续电压作用下相对于冲击电压作用下,气体开关的放电时延和击穿电压分散性要小；气体的种类、密度、湿度和压强都对放电特性有决定性的作用。其次,分析了气体火花开关的工作机理,根据气体开关作为典型的短路开关,放电过程属于电容储能放电,提出了气体火花开关的电路模型。针对以往开关放电模拟中使用固定电阻或线性可变电阻代替实际放电过程中非线性的火花电阻,存在较大误差的情况,提出一种基于Pspice的模拟方法。在Pspice环境下建立了气体火花开关放电的仿真模型,分别模拟了基于理想开关和基于气体开关的电容放电脉冲产生电路,并仿真分析了负载、开关电感、储能电容等因素对放电脉冲特性的影响。最后,搭建了气体火花开关放电实验平台,开展了气体火花开关的放电特性实验,验证了基于Pspice的模拟仿真方法的正确性。
【作者】张军晖；
【导师】尹文庆；
【作者基本信息】南京农业大学，农业电气化与自动化，2013，硕士
【关键词】气体火花开关；Pspice；脉冲功率技术；仿真；

【参考文献】
[1]何菲.上海市嘉定区JDM项目定位研究[D].西南交通大学,工业工程,2012,硕士.
[2]李欣.尼莫地平水凝胶微球的制备及其缓释作用研究[D].第四军医大学,药理学,2004,硕士.
[3]董思科.基于设计行为的数字化设计系统特性评价[D].湖南大学,机械设计及理论,2011,硕士.
[4]赵金华.减重手术对正常大鼠糖代谢影响的实验研究[D].辽宁医学院,外科学,2012,硕士.
[5]张明路,彭商贤.一种基于多组传感器信息移动机器人的避障方法[J].自动化学报,1998,05:97-100.
[6]陈雪英.蒙古冰草组织培养再生体系建立及其DREB基因功能研究[D].内蒙古农业大学,草业科学,2012,硕士.
[7]刘德建.复合电能质量扰动信号识别方法研究[D].西南交通大学,电力系统及其自动化,2014,硕士.
[8]赵燕伟,洪欢欢,周建强,王欢,王宏伟,姜高超,陈建.产品低碳设计研究综述与展望[J].计算机集成制造系统,2013,05:897-908.
[9]王智泉.中西医结合治疗下肢血栓性浅静脉炎临床疗效观察[D].北京中医药大学,中西医结合临床,2014,硕士.
[10]黄磊,张艳华,涂铭旌.锂离子电池中石墨烯基金属氧化物负极材料的制备和应用[J].功能材料,2014,08:8013-8019.
[11]尹斌.小型组态软件平台的开发[D].大连理工大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[12]刘青丽.北京市空巢老人家庭代际支持状况研究[D].首都经济贸易大学,人口学,2013,硕士.
[13]王斌.猪转基因克隆胚胎体外生产的研究[D].南京农业大学,临床兽医学,2013,硕士.
[14]肖劲松,林子禹,毛超.关联规则在零售商业的应用[J].计算机工程,2004,03:189-190+195.
[15]王世杰,晁晶.基于商务网站ECRM的结构原理与框架模型探讨[J].广州航海高等专科学校学报,2003,01:9-13+17.
[16]王大海.特征结构配置能力的一致性[J].自动化学报,1988,01:55-60.
[17]李琼.双曲守恒律方程的熵稳定/熵相容格式研究[D].长安大学,应用数学,2013,硕士.
[18]冯珊珊.基于2-羟基薁的新型稠环薁类衍生物的合成研究[D].渤海大学,有机化学,2013,硕士.
[19]王东辉,韩光宇.安徽天长地区构造圈闭封堵特性的分析[J].石油地球物理勘探,1989,03:350-358+366.
[20]刘慧.山西庞庞塔井田地下水环境影响评价研究[D].中国地质大学（北京）,地质环境与工程,2013,硕士.
[21]吴燕萍.以用户为中心的Web设计研究[D].浙江大学,2008.
[22]李红根.万向节参数化建模及运动特性的研究[D].西南交通大学,机械工程,2014,硕士.
[23]黄慧.通心络胶囊治疗冠心病心绞痛的临床疗效观察[D].湖北中医学院,中医内科学,2004,硕士.
[24]郭艳芳.由传统社会工作机构向社会企业转型初探[D].华中师范大学,社会工作,2014,硕士.
[25]唐小新.带钢塔式酸洗生产中的模拟式射流位置调节系统[J].冶金自动化,1980,05:22-27.
[26]张永昌,杨海涛.异步电机无速度传感器模型预测控制[J].中国电机工程学报,2014,15:2422-2429.
[27]罗显正.多中心城市空间结构的演化及规划干预研究[D].重庆大学,城市规划与设计,2014,硕士.
[28]杨斌.锌铝水滑石纳米复合材料的制备及其在锌镍电池中的应用研究[D].中南大学,2014.
[29]阳松江.供应链管理在神坤公司的应用研究[D].西南交通大学,工商管理,2012,硕士.
[30]金君卫.A Probe into Request as a Speech Act[D].上海师范大学,英语语言文学,2004,硕士.
[31]魏云鹿.基于压缩感知与叠加导频的MIMO-OFDM信道估计[D].华中师范大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[32]宋悦.普通高中合唱教学的实践探究与思考[D].东北师范大学,音乐学,2012,硕士.
[33]王鸳君.基于神经网络的水轮机调速系统故障诊断方法研究[D].浙江工业大学,2006.
[34]刘福锁,方勇杰,李威,薛峰,吴雪莲,唐飞.多频振荡下的失步振荡中心变化规律及其定位[J].电力系统自动化,2014,20:68-73.
[35]卢超.我国住宅外观设计多样性的思考[D].中央美术学院,建筑设计及其理论,2013,硕士.
[36]王元利.高中物理课堂教学中认知性提问的构建研究[D].河北师范大学,学科教学,2014,硕士.
[37]胡刚翔.单晶硅双面抛光加工理论及工艺优化的研究[D].浙江工业大学,2007.
[38]范静.基于覆盖层结构检测的应用层组播网络构建及优化研究[D].华中师范大学,软件工程,2013,硕士.
[39]黄付玲.丙烷氨氧化合成乙腈的研究[D].大庆石油学院,化学工艺,2004,硕士.
[40]王清波.干电池生产线高速视觉终检系统[D].华南理工大学,仪器仪表工程,2012,硕士.
[41]田书会.酵母培养物对夏季生长育肥猪肠道微生物发酵和区系及机体免疫功能的影响[D].南京农业大学,动物营养与饲料科学,2011,硕士.
[42]笱成柳.城市剩余活性污泥与餐厨垃圾混合厌氧消化特性研究[D].湖南大学,环境工程,2014,硕士.
[43]潘灿强.X公路工程公司薪酬福利体系的设计[D].河南科技大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[44]吴燕.基于客户的第三方物流供应商服务质量评价研究[D].东华大学,物流工程（专业学位）,2014,硕士.
[45]袁明亮.论文化与司法职业的融合与提升[D].大连海事大学,法律,2012,硕士.
[46]吴琼.黑龙江省工业化和信息化融合程度评估研究[D].哈尔滨工业大学,管理科学与工程,2014,硕士.
[47]王俊.当代居住入口空间研究[D].大连工业大学,设计艺术学,2009,硕士.
[48]张洁.基于工作任务的项目教学在高职课程中的应用研究[D].河北师范大学,教育技术学,2012,硕士.
[49]刘敏敏.货币政策对我国房地产价格影响的研究[D].山东财经大学,数量经济学,2013,硕士.
[50]李向阳.斜井穿越流砂层井壁变形与承载特性研究[D].中国矿业大学,岩土工程,2014,硕士.