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直线变压器驱动源模块中自放电气体火花开关绝缘恢复的研究
Study on Insulation Recovery of Self-discharge Gas Spark Switches in Linear Transformer Driver Modules
| 作者 | 文振明 · 王志国 · 吕明辉 · 姜晓峰 · 范思源 · 邱爱慈 |
| 期刊 | 高电压技术 |
| 出版日期 | 2025年2月 |
| 卷/期 | 第 51 卷 第 2 期 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 功率模块 可靠性分析 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 直线变压器驱动源 气体开关 自放电 泄漏电流 绝缘恢复 充电隔离电阻 文振明 王志国 吕明辉 姜晓峰 范思源 邱爱慈 高电压技术 High Voltage Engineering |
版本:
直线变压器驱动源(LTD)模块中气体开关在充电过程中发生自放电后,会通过充电隔离电阻与储能电容形成R-C续流回路,导致开关间隙绝缘无法及时恢复,影响模块充电可靠性。基于电路仿真分析了自放电开关的泄漏电流特性,发现放电后仍存在数安培的过阻尼衰减电流。搭建等效实验平台研究R-C续流下气体开关的绝缘恢复特性,结果表明续流使绝缘恢复时间延长数十毫秒;气压升高导致续流持续时间略增、截止阈值略降;充电电压和间隙数量对其影响较小,续流截止阈值多为0.4~0.6 A。泄漏电流持续时间随隔离电阻增大出现极值,推荐隔离电阻取50~100 kΩ以兼顾隔离效果与充电一致性。
直线变压器驱动源(linear transformer driver,LTD)模块中的气体开关在充电过程中发生自放电后,会通过充电隔离电阻与其余支路的储能电容构成放电回路,这使得开关气体间隙的绝缘无法立即恢复,影响整个LTD模块的充电可靠性和一致性.为此首先基于单级LTD模块的电路仿真模型分析了自放电开关中的电流特性,自放电开关在本支路放电完毕后还存在数安培过阻尼衰减形式的泄漏电流.然后搭建了 1个等价性实验平台以探究存在电阻-电容(R-C)放电续流时气体开关的绝缘恢复特性.分别研究了储能电容充电电压、开关运行气压以及开关间隙数量对续流持续时间以及续流截止阈值的影响.实验结果表明,续流的存在使得气体开关绝缘恢复所需时间延长了几十毫秒.随着开关运行气压的上升,续流持续时间略有增加,续流截止阈值有所减小.其余 2 个因素基本不影响续流特性,大多数情况下续流的截止阈值为0.4~0.6 A.不同大小隔离电阻下自放电开关泄漏电流持续时间存在最大值,综合考虑隔离能力和对模块充电一致性的影响,推荐隔离电阻的取值为50~100 kΩ.
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SunView 深度解读
该气体开关绝缘恢复研究对阳光电源功率模块设计具有重要参考价值。虽然LTD属于脉冲功率领域,但其R-C续流回路下的开关绝缘恢复机理可借鉴至ST储能变流器和SG逆变器的功率模块保护设计中。研究揭示的泄漏电流特性(数安培过阻尼衰减)及隔离电阻优化方法(50-100kΩ兼顾隔离与一致性),可应用于储能系统的直流侧开关保护、预充电回路设计及故障后快速恢复策略。特别是绝缘恢复时间延长数十毫秒的发现,对PowerTitan大型储能系统的模块化并联一致性控制、故障隔离时序设计及系统可靠性提升具有指导意义,有助于优化智能运维平台的预测性维护算法。