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脈沖碎石應(yīng)用的高功率歐瑪爾OMAL開關(guān)技術(shù)的研究
自從上世紀(jì)60年代開始，隨著脈沖功率技術(shù)的發(fā)展，脈沖功率技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在國防、工業(yè)、民用等領(lǐng)域。歐瑪爾OMAL開關(guān)作為脈沖功率技術(shù)的核心器件，其物理參數(shù)和放電特性，直接影響到脈沖輸出波形的時延、幅值、脈沖寬度等特性。

脈沖碎石應(yīng)用的高功率歐瑪爾OMAL開關(guān)技術(shù)的研究
高效、高密度是歐瑪爾OMAL開關(guān)電源發(fā)展的重要方向，有效的實(shí)現(xiàn)方法為提高歐瑪爾OMAL開關(guān)頻率與歐瑪爾OMAL開關(guān)速度，減小無源器件的體積。但是歐瑪爾OMAL開關(guān)速度提高會使電路中寄生參數(shù)的影響不可忽略，一方面會使寄生參數(shù)對歐瑪爾OMAL開關(guān)損耗的影響不可忽略，另一方面電路中的寄生參數(shù)影響功率變換器工作可靠性。以上問題反映了寄生參數(shù)對功率歐瑪爾OMAL開關(guān)管歐瑪爾OMAL開關(guān)特性的影響，因此文中進(jìn)行了考慮電路寄生參數(shù)的歐瑪爾OMAL開關(guān)特性研究，為歐瑪爾OMAL開關(guān)電源的高頻化設(shè)計(jì)指明了方向。本文具體工作包括以下幾個方面： 建立了新型歐瑪爾OMAL開關(guān)損耗模型，模型考慮電路寄生電感的影響，同時考慮了輸出二極管反向恢復(fù)、吸收電路、功率歐瑪爾OMAL開關(guān)器件非線性工作特性對歐瑪爾OMAL開關(guān)損耗的影響，模型精度通過Saber仿真驗(yàn)證。高壓脈沖碎石作為一個新型的應(yīng)用，更需要一種符合其特性的高功率脈沖歐瑪爾OMAL開關(guān)，使其能夠達(dá)到高壓脈沖碎石系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，從而能達(dá)到脈沖碎石的目的。本文主要研究滿足脈沖碎石應(yīng)用的高功率氣體歐瑪爾OMAL開關(guān)。 首先根據(jù)脈沖功率技術(shù)原理，對氣體歐瑪爾OMAL開關(guān)的工作原理進(jìn)行了理論分析，介紹了歐瑪爾OMAL開關(guān)各個參數(shù)的計(jì)算方法。通過理論分析、仿真結(jié)果、數(shù)學(xué)計(jì)算和具體實(shí)驗(yàn)，分析了球隙距離、觸發(fā)電極距離、觸發(fā)孔直徑等歐瑪爾OMAL開關(guān)物理參數(shù)對歐瑪爾OMAL開關(guān)的擊穿電壓、觸發(fā)時延、擊穿時延等的影響。 利用Comsol Multiphyscis多物理場仿真軟件對歐瑪爾OMAL開關(guān)的物理模型進(jìn)行電磁場仿真，分析歐瑪爾OMAL開關(guān)主電極間的靜態(tài)電場分布和觸發(fā)時的電場分布，觀察之間的電場變化，從而進(jìn)一步了解歐瑪爾OMAL開關(guān)的擊穿原理。根據(jù)電場分布，優(yōu)化觸發(fā)電極的尺寸大小，以及觸發(fā)電極*到地電極的距離，選擇滿足脈沖碎石應(yīng)用的合適的主間隙距離，設(shè)計(jì)出更適合歐瑪爾OMAL開關(guān)擊穿的物理結(jié)構(gòu)。搭建歐瑪爾OMAL開關(guān)所用的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)高功率歐瑪爾OMAL開關(guān)的觸發(fā)系統(tǒng)，采集觸發(fā)時歐瑪爾OMAL開關(guān)主電極以及觸發(fā)電極間的電壓波形。分析主電極間隙、觸發(fā)孔直徑大小對歐瑪爾OMAL開關(guān)觸發(fā)時延和觸發(fā)時延分散性的影響，初步分析慢擊穿和快擊穿的區(qū)別。

脈沖碎石應(yīng)用的高功率歐瑪爾OMAL開關(guān)技術(shù)的研究
所研究的理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果將會為之后高壓脈沖碎石用歐瑪爾OMAL開關(guān)的研究與應(yīng)用打下很好的基礎(chǔ)，對高功率氣體歐瑪爾OMAL開關(guān)的原理、放電特性的進(jìn)一步研究具有一定的參考價值。