电晕放电辐射场实验研究

针对带高压物体的电晕放电辐射信号的时域、频域特征开展研究,对静电电晕放电电流、辐射场进行了理论分析,设计完成了静电电晕放电电流及辐射信号实验.研究发现,不同极性电晕放电的辐射场波形测试有明显差别:实验条件为负极性时,先发生电晕放电,但正极性放电发生时,脉冲幅值比负极性时大;负电晕电流脉冲波形的上升时间小于正电晕电流.实验结构不同,电晕放电辐射场的特征不同:利用电晕放电针与直流高压源直接相连的实验结构得到的放电波形的上升时间为十几个ns,频率分布集中在20～100 MHz;利用孤立导体电晕放电实验结构得到的放电波形的上升时间为几个ns,频率分布集中在200～600 MHz.结论对于研究带高压物体的电晕放电辐射信号特征具有很好的参考价值.     

空间太阳电池阵静电放电数值模拟

空间太阳电池阵静电放电引起的新失效模式会对太阳电池阵带来不良影响.根据等效电路原理建立空间太阳电池阵静电放电模型,通过改变不同元件参数模拟不同情况下空间太阳电池阵静电放电的情况,得到空间太阳电池阵一次放电和二次放电的脉冲电流波形.针对一般带电情况并考虑常规太阳电池阵电源参数进行数值模拟,在空间太阳电池阵发生一次放电时,放电脉宽为2~4μs,放电电流幅值为5~10A.当一次放电通路中电阻值一定时,随着电感的增大,电流脉冲幅值逐渐减小,振荡逐渐增多,脉宽逐渐增大.当一次放电通路中电感值一定时,随着电阻的增大,电流脉冲幅值逐渐减小,振荡变化幅度不大,脉宽逐渐减小.在空间太阳电池阵发生二次放电时,放电脉宽为3~4ms,放电电流幅值为0.5~1.0A.当二次放电通路中电阻值一定时,随着电感的增大,电流脉冲幅值变化不大,振荡逐渐增多,脉宽逐渐增大.研究结果可对空间太阳电池阵安全防护提供一定的理论依据.     

大气压多脉冲介质阻挡均匀放电的数值模拟

为了进一步明确大气压多脉冲辉光放电的形成机理,采用扩展的一维等离子体流体模型数值研究了大气压多脉冲介质阻挡均匀放电的放电特性.该模型增加了电子能量守恒方程,考虑了电子温度对电子输运系数的影响.结果表明大气压氦气多脉冲放电中的每个电流脉冲都处于汤森放电模式,上一次放电为下一次放电提供了种子电子,导致了后面的击穿电压依次降低,放电电流脉冲依次减小.随着驱动频率的增加,电流脉冲个数减少,但是脉冲电流大小增加.随着驱动电压幅值的增加,不仅电流脉冲个数增加,脉冲大小也增加,模拟结果与实验结果定量吻合.     

脉冲参数对大气压亚微秒脉冲辉光放电的影响

通过大气压氦气亚微秒脉冲辉光放电的一维自洽流体数值模型,研究了亚微秒脉冲电压的脉宽和幅值对放电特性的影响.当放电脉冲电流密度幅值维持在约2 000A/m~2时,随着脉冲电压脉宽从300ns增加到900ns,放电电流密度脉冲的脉宽相应增加,脉冲电压幅值从652.2V降低到557.5V.在电极表面引入介质层以后,每个脉冲电压会产生两个放电电流密度峰,其中,第一个放电电流密度峰不随脉冲电压脉宽变化,第二个放电电流密度峰的强度有一定的增长,而且其发生时刻对应于脉冲电压的下降沿时刻.在介质阻挡脉冲辉光放电中,随着脉冲电压幅值从2 000V增加到3 500V时,两个放电电流密度峰的幅值分别从1 160.6A/m~2增加到2 697.9A/m~2和从963.4A/m~2增加到1 954.5A/m~2,而且放电电流密度峰发生时刻也向脉冲电压上升沿和下降沿开始处移动.该数值模拟研究有助于深入了解大气压脉冲辉光放电的特性和机理.     

正脉冲电压下水中流注放电特性的研究

采用介质涂覆的球-板电极结构,研究了不同电导率、气压和脉冲电压幅值条件下水中流注放电的特性.结果表明,水的电导率和脉冲电压幅值对水中流注速度、图像亮度等有较大影响.不同电导率条件下,气压由0.1 Mpa降至0.006 5 Mpa对水中超音速流注发展平均速度并无明显影响.在低气压时,纯净水中间隙为10%击穿电压(U10)降低,约为一个大气压条件下的80%,而在高电导率的水中,U10几乎不受气压影响.由放电图像和放电电流波形分析可知,在低电导率的水中,流注发展是不连续的分步发展,在每一步的发展中形成一个或多个微小的气泡.     

等离子体焦点中的毫微秒脉冲沿面放电

等离子体焦点装置的性能与在装置中绝缘子表面上发生的初始击穿有关。本工作用毫微秒矩形脉冲发生器结合普通照相的方法研究了焦点装置中套管型绝缘子的沿面放电 发展过程，得到了时间分辩率达（５—１０）×１０－９ｓ的放电发展过程相片。放电沿绝缘子表面发展，其平均发展速度随所加脉冲幅值、宽度、极性以及放电室内的气压而变。当气压在５—２００Ｔｏｒｒ，脉冲幅值在６—１５ＫＶ，脉冲宽度在５—８０ｎｓ的范围内，放电发展速度在１０７—２×１０９ｃｍ／ｓ之间。试验指出，放电的发光通道连通两极后，放电通道并 不立即转变为良好的等离子体低阻通道。     

应用于磁光开关的正负交替脉冲发生器的设计

基于磁光开关的工作原理,利用晶体管的雪崩特性,设计了一种正负交替脉冲发生器,能产生正负交替转换的大电流脉冲,作用于螺线管线圈,产生高速磁场.通过螺线管内电流方向的转换,以改变磁光晶体外向磁场的方向,从而达到磁光开关光路转换的要求.设计的脉冲发生器产生的正负脉冲前沿时间约为3~5 ns,脉冲幅值为60~90 V,脉冲电流可达6 A以上,产生的磁场远大于39 789 A/m,满足磁光开关的需求.     

脉冲叠加直流激励辉光放电特性

辉光放电产生的低温等离子体具有广泛的应用前景,日益成为研究热点。本文提出了一种采用脉冲叠加直流的方式来激励辉光放电的实验装置。选取氩气作为反应气体,本实验在低气压下进行,利用参数可调的高频脉冲电源和直流电源进行激励。研究了不同激励方式下击穿电压和电流的变化规律。实验发现：直流辉光放电击穿电压最低,约为380 V,但是在放电过程中放电管发热比较严重;脉冲辉光放电所需击穿电压为450～600 V,但其存在反复击穿;而脉冲叠加直流激励辉光放电则降低了脉冲击穿电压,最低约为400 V,且改善了放电管发热严重的问题。     

单针-板电极电晕-介质阻挡放电特性研究

研究以玻璃纤维为填充介质的单针-板电极的电晕-介质阻挡放电特性,测量了放电电压、电流波形,计算了放电功率,比较了有、无玻璃纤维填充时放电电流的差别及放电功率随放电间隙距离、电容电流、放电电压的变化关系,分析了填充介质对针-板电极的电晕-介质阻挡放电特性的影响.研究结果表明:大气压条件下纯空气间隙与有玻璃纤维介质填充时的针-板电极的电晕-介质阻挡放电相比:①后者的放电的起始电压更低,放电功率更大;②后者连续放电电流显著减小,而放电脉冲数量和脉冲电流幅值显著增加;③后者负电晕放电有非常明显的放电脉冲,而前者则主要表现为连续的放电电流.     

一种高压输电线路零值瓷瓶监测的新方法

本文介绍高压输电线路监测零值瓷瓶的一种新方法,该方法的要点是:在绝缘子串附近安装一个间隙和一个电极,间隙的一端与绝缘子串中部相连接,另一端接在电极上,电极安装在对端电场的等位线上,使得在正常情况下间隙不会放电,而当绝缘电子串中出现了零值瓷瓶,绝缘子串的电压分布改变了,在间隙两端产生一个大于其击穿电压的电位差使得间隙放电,用局部放电电磁波检测仪可以检测出该间隙的放电,从而检测出零值瓷瓶。根据理论分析和实验结果证实:该方法可以检测出绝缘电阻低于100兆欧的零值瓷瓶。     

雷电冲击电压下油纸绝缘气隙模型的局部放电测量与分析

介绍了冲击电压下油纸绝缘气隙局部放电的机理与过程,构建了油纸绝缘气隙模型,设计了冲击电压下油纸绝缘气隙局部放电的测量系统,采用ORIGIN数值分析软件进行局部放电脉冲的分析与处理,并分析了冲击电压下局部放电主脉冲及波尾多次脉冲的波形特征,探讨了雷电冲击电压下油纸绝缘气隙模型的局部放电起始电压和平均放电重复率等参数性质.试验结果表明:油纸绝缘气隙模型在雷电冲击电压下的局部放电脉冲分为波头时间的主放电脉冲和波尾时间的多次低幅值脉冲,冲击电压的等效频率很高,在测量信号中存在一个幅值很高的由容性电流引起的电压信号叠加在局部放电信号之上,要进行滤波处理;冲击电压波形的随机性与局部放电信号的随机性导致冲击电压下的局部放电信号分散性很大,需要采用统计的方法进行分析.这些试验结论为油纸绝缘类电力设备绝缘状态评估奠定了基础.     

介质阻挡放电中气流对放电特性的影响

研究了介质阻挡放电中放电特性随气体流量的变化.结果表明,击穿电压、放电的空间分布、电流波形等均随气体流量的改变而改变.击穿电压在静态气体中最高,随气体流量的增加呈现复杂行为;放电的空间分布在气体流量增加过程中由类四边形斑图转变为均匀的类辉光放电,最后出现局部的条纹斑图;而此过程中电流的脉冲数则先减小后增加.实验发现,存在一个适当的气体流量,使得击穿电压出现最低值,放电区呈现均匀的类辉光放电.     

故障高压绝缘子泄漏电信号在线检测技术研究

分析了高压绝缘子故障发生的机理,针对故障绝缘子绝缘水平下降会导致漏电脉冲信号幅度和频谱均发生变化的现象,设计和制造了通过在绝缘子承载铁塔接地线上检测电晕漏电脉冲信号的高速数据采集系统.采用Matlab所提供的一维离散小波分析工具软件,对所采集的漏电数据信号实现小波变换分析.从各种不同正常和故障绝缘子组合所检测到的数据分析结果可以明显看出,有故障绝缘子存在时,所采集的漏电脉冲信号幅度和频谱均发生了明显的变化.     

椭圆三角函数及其在波形发生器中的应用

对普通三角函数进行了推广，给出了椭圆三角函数的定义，指出椭圆三角函数是周期函数，存在最大值和最小值，并在定义域内连续可导．对椭圆正弦函数进行了一系列仿真研究，结果表明，椭圆正弦函数可作为波形发生器的发生函数，可产生方波、普通正弦波、脉冲波、处于普通正弦波和方波之间的波形、处于普通正弦波和脉冲波之间的各种波形，且函数形式是一致的，波形的幅值、频率、初始相位都易于调整．这种波形发生函数能方便地进行数学处理与分析，波形发生原理能应用于各类相关波形发生场合．     

基于滑模控制的Buck-Boost型AC-DC变换器

提出了一种基于滑模控制的Buck Boost型AC DC变换器。相对于现行的双环结构控制方式 ,滑模控制没有增加控制电路的复杂性 ,而且能得到近似为 1的输入功率因数 ,电路效率高。同时分别提出了针对输出直流电压以及输入交流电流的控制策略。对输入电流采用滑模控制以获取高功率因素 ,对输出电压 ,因其动态响应相对较慢 ,采用PI控制器调节。最后给出了仿真及实验结果 ,表明该电路具有高效率、高功率因数及低谐波畸变等特性     

静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响分析

为了分析自然环境下静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响,基于流体动力学理论,建立静电放电电磁脉冲场下流注放电模型,对大气压下10mm针板间隙流注放电过程进行了仿真,研究了静电电磁脉冲场对流注运动发展过程中电场与光子通量的影响,以及得到不同静电电磁脉冲场下流注放电间隙贯穿时间的变化规律。结果表明:无静电电磁脉冲场时,随着时间的推移流注不断向阴极发展,当流注头部靠近阴极时,流注头部电场强度逐渐增大,光子通量幅值亦迅速增长;通入静电电磁脉冲场后,相同时间内,电场向板极推进的速度明显加快,击穿电压阈值显著降低,随着静电放电输出电压的增加,流注贯穿间隙的时间逐渐减小。对于强电磁场环境下电子设备安全防护的研究具有参考意义。     

空心阴极放电自脉冲现象的实验研究

研究了氩气中圆柱形空心阴极放电的自脉冲现象.测试了空心阴极放电不同阶段的伏安特性及自脉冲频率和电流脉冲上升沿随放电平均电流、气压和电路电容的变化;讨论了自脉冲的形成机理. 结果表明,自脉冲现象出现在空心阴极放电的负阻特性阶段,并具有稳定的频率.自脉冲频率随平均电流的增加而线性增大,气压和孔径的乘积pD值对频率的影响与其大小有关,但电极间的并联电容不影响脉冲频率;电流脉冲上升沿几乎与平均电流、气压或并联电容无关. 实验结果表明,自脉冲现象是空心阴极本身的一种特征放电过程.     

基于单极调制的正弦脉宽幅度调制光伏逆变器死区时间的研究

针对死区时间对单极调制的正弦脉宽幅度调制（SPWM）光伏逆变器输出电压波形的影响,根据开关管的开关特性,提出了在正弦基波换相处设置死区时间的方法,并对死区时间的计算给出理论推导。最后通过Matlab/simulink仿真验证,该方法可以获得良好的输出电压波形,有效地降低输出电压波形失真度。