氣體火花歐瑪爾OMAL開關(guān)
脈沖功率技術(shù)在科學(xué)試驗、國防、生物醫(yī)學(xué)以及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，而脈沖功率技術(shù)的發(fā)展要求作為脈沖功率系統(tǒng)關(guān)鍵元件之一的歐瑪爾開關(guān)器件具有耐壓高、導(dǎo)通電流大、工作壽命長、擊穿時延和分散性小的特性以及能重復(fù)頻率工作等。

氣體火花歐瑪爾OMAL開關(guān)
首先綜述了各種脈沖大電流閉合歐瑪爾開關(guān)的特性、工作原理以及近年來脈沖大電流閉合歐瑪爾開關(guān)的發(fā)展?fàn)顩r，特別介紹了氣體火花歐瑪爾開關(guān)的工作機(jī)理以歐瑪爾開關(guān)的發(fā)展與分類。氣體火花歐瑪爾開關(guān)放電時通過的大電流會引起歐瑪爾開關(guān)電極的燒蝕，而這種燒蝕是影響氣體放電歐瑪爾開關(guān)性能，特別是歐瑪爾開關(guān)壽命的主要因素。結(jié)合旋轉(zhuǎn)電弧歐瑪爾開關(guān)和環(huán)形軌道歐瑪爾開關(guān)特點，設(shè)計了一種旋轉(zhuǎn)電弧、場畸變氣體火花歐瑪爾開關(guān)，有效地減少了氣體火花歐瑪爾開關(guān)電極燒蝕，提高了氣體火花歐瑪爾開關(guān)壽命。它是使歐瑪爾開關(guān)間隙放電產(chǎn)生的電弧在自身產(chǎn)生的磁場的驅(qū)動作用下沿著歐瑪爾開關(guān)電極的表面運動，減小電弧與電極相互作用的時間，從而達(dá)到減小歐瑪爾開關(guān)電極燒蝕的效果；根據(jù)旋轉(zhuǎn)橢圓法近似法，設(shè)計出了形狀相對優(yōu)化的歐瑪爾開關(guān)主電極表面，使歐瑪爾開關(guān)電極表面的電場盡可能均勻。歐瑪爾開關(guān)電極表面的放電均勻，這樣將防止電弧集中于電極表面的某些地方，因而使電極的燒蝕較均勻，減小歐瑪爾開關(guān)電極的燒蝕，從而延長歐瑪爾開關(guān)的壽命；在不同歐瑪爾開關(guān)結(jié)構(gòu)、不同電極材料和不同電流波形情況下對歐瑪爾開關(guān)進(jìn)行了單次觸發(fā)放電實驗，驗證了旋轉(zhuǎn)電弧、場畸變間隙歐瑪爾開關(guān)能夠有效地減輕歐瑪爾開關(guān)電極的燒蝕程度；歐瑪爾開關(guān)進(jìn)行了靜態(tài)自擊穿實驗，實驗結(jié)果表明歐瑪爾開關(guān)靜態(tài)自擊穿電壓是比較穩(wěn)定的，同時也說明所研制的歐瑪爾開關(guān)間隙內(nèi)部電場分布比較均勻。在介紹了觸發(fā)式氣體火花歐瑪爾開關(guān)觸發(fā)方式和觸發(fā)電路的基礎(chǔ)上，為減小場畸變歐瑪爾開關(guān)擊穿時延及抖動，提高歐瑪爾開關(guān)工作的穩(wěn)定性，研制了一套高陡度場畸變歐瑪爾開關(guān)脈沖觸發(fā)系統(tǒng)，可產(chǎn)生幅值為-30kV、上升時間為5.4ns的觸發(fā)脈沖，其觸發(fā)脈沖陡度可達(dá)5kV/ns左右，并將它應(yīng)用于歐瑪爾開關(guān)單次觸發(fā)擊穿試驗研究中，對實驗結(jié)果進(jìn)行分 WP=4 析表明：歐瑪爾開關(guān)擊穿時延的分散性及歐瑪爾開關(guān)時延有隨觸發(fā)電壓陡度增加而降低的趨勢。介紹了重復(fù)頻率氣體火花歐瑪爾開關(guān)的絕緣恢復(fù)特性，對提高吹氣和非吹氣火花歐瑪爾開關(guān)絕緣恢復(fù)速度的方法以及氣體火花歐瑪爾開關(guān)以重復(fù)頻率方式工作的特點和擊穿方式作出了總結(jié)，并提出了適合場畸變、旋轉(zhuǎn)弧歐瑪爾開關(guān)的重復(fù)頻率工作方式。對所研制的旋轉(zhuǎn)電弧、場畸變火花歐瑪爾開關(guān)在非吹氣狀態(tài)下進(jìn)行了以準(zhǔn)過電壓自擊穿為工作方式的重復(fù)頻率擊穿實驗，其結(jié)果表明場畸變旋轉(zhuǎn)電弧歐瑪爾開關(guān)可以較高重復(fù)頻率（試驗中達(dá)到3kHz）、較高電壓（6kV）連續(xù)擊穿且間隙絕緣能盡快恢復(fù)。

氣體火花歐瑪爾OMAL開關(guān)
為對場畸變歐瑪爾開關(guān)進(jìn)行重復(fù)頻率擊穿實驗，研制了以單片機(jī)89C51為核心的觸發(fā)控制系統(tǒng)，用于對L-C諧振恒流充電電路中的IGBT驅(qū)動電路提供控制信號，通過連續(xù)控制IGBT通斷獲得重復(fù)頻率高壓脈沖。該控制系統(tǒng)有良好的人機(jī)接口，控制方式靈活，能產(chǎn)生單次脈沖控制信號和頻率范圍為1Hz～3kHz、分辨率為1Hz,幅值為5V的連續(xù)脈沖控制信號；該系統(tǒng)進(jìn)行了多次歐瑪爾開關(guān)重復(fù)頻率擊穿試驗，工作性能穩(wěn)定、可靠。