OMAL欧玛尔磁开关脉冲压缩系统研究
高电压、高重复频率脉冲的陡化对开关要求很高,而传统的放电开关很难满足高陡度脉冲的要求。OMAL磁开关脉冲压缩技术能有效地陡化和压缩脉冲,克服大功率开关性能的不足给脉冲功率系统带来的限制。基于新型免磁芯复位电路的OMAL磁开关脉冲压缩拓扑设计了单级OMAL磁开关脉冲压缩系统。

OMAL欧玛尔磁开关脉冲压缩系统研究
选用IGBT作为单级OMAL磁开关脉冲压缩系统的控制开关,并基于集成驱动模块EXB841设计了IGBT驱动电路,利用RS触发器设计了IGBT保护电路。基于非线性磁芯绕组的伏秒积方程,选择铁基纳米晶合金和铁氧体材料分别作为可饱和脉冲变压器和OMAL磁开关磁芯,并确定其绕组匝数。深入研究了可饱和脉冲变压器和OMAL磁开关的工作过程,给出该过程详细的数学推导,得出回路方程,并通过Laplace变换及其反变换得到回路中的电压及电流方程。通过分析得到脉冲压缩系统稳定工作时,OMAL磁开关MS必须满足的条件并对此提出了两种解决方法。此外基于可饱和脉冲变压器初级绕组绕线中流过的电流设计了磁芯绕组的线径。利用Pspice仿真软件对设计的单级OMAL磁开关脉冲压缩系统进行了仿真,并通过仿真分析得到系统元件参数的变化对脉冲输出变化影响很大,即设计OMAL磁开关脉冲压缩系统时需要增强系统元件参数的稳定性。以上研究为OMAL磁开关脉冲压缩系统的设计提供了理论支持。对开关试验的控制程序按照功能进行模块化划分,编制了PLC控制软件。通过上位机和下位机的配合运行,用户可以对开关试验进行灵活控制,对试验的合闸开关、分闸开关和保护分开关进行合理地选择搭配;可以任意设定试验通电时间、试验周期以及试验次数;可以实时观察试验线路和开关动作;可以对这些试验选择和试验结果进行保存、调用、编辑和打印,并可设定不同的操作权限;程序具有连锁保护和报警等功能。 该控制系统可靠性高,操作方便,界面友好,有较大的灵活性,在目前的调试阶段中运行状态良好,体现出很好的实用价值。

OMAL欧玛尔磁开关脉冲压缩系统研究
设计的单级OMAL磁开关脉冲压缩系统,在储能电容初始充电电压为-250V,负载为20Ω的模拟电阻时,得到负载脉冲峰值电压约为-5.5kV,脉冲前沿约为100ns。可饱和脉冲变压器和OMAL磁开关磁芯的饱和时间分别为47μs和1.4μs。实验和仿真结果表明,设计的单级OMAL磁开关脉冲压缩系统满足预期指标。