绝缘材料TSC测试方法的研究

热刺激电流测试是一种研究电介质电荷存储及陷阱能级等参数的重要手段,已经广泛应用在绝缘材料的性能测试中,然而测试中寄生电导电流的存在对测试结果会产生一定的影响.本文首先探讨了热刺激电流和寄生电导电流的形成机理,然后对变频电机绝缘材料中广泛应用的聚酰亚胺膜进行了寄生电导电流和热刺激电流测试,测试结果表明寄生电导电流随温度的升高而逐渐变化,严重影响了热刺激电流测试的精度.最后,本文提出了一种消除上述干扰的方法,以便从热刺激电流曲线中得到反映电机绝缘材料特性的更精确的参数.     

纳米复合绝缘材料的热剌激电流测试研究

研究纳米复合聚酰亚胺薄膜热剌激电流(TSC)测试的影响因素和陷阱参数计算方法，并对不同样本和不同老化条件下的TSC结果进行分析。通过对不同的测试条件(包括不同的数据平滑方法、极化温度，极化电压、极化时间等因素)的TSC曲线特征分析，研究不同测试条件对纳米复合绝缘样本TSC测量结果的影响，并用高斯拟合对TSC曲线进行峰分离和陷阱参数计算。根据这些结论，对不同样本和老化条件下的热刺激电流特征进行分析和比较，得到热刺激电流和PWM脉冲电压下绝缘微观特征之间联系。结果表明，测试条件对TSC结果有明显影响，合适的测试方法有助于研究纳米复合聚酰亚胺薄膜在PWM电压作用下的微结构变化。     

高场强方波电压对聚酰亚胺陷阱参数的影响

变频电机绝缘长期承受高场强方波电压的作用,出现了绝缘过早失效的情况。聚酰亚胺是变频电机中重要的绝缘材料,为了解它不同承受电压形式时其绝缘老化过程和失效机理与传统交、直流电压下存在的很大差异,在高场强方波电压下对聚酰亚胺膜进行电老化,测试了不同老化时间后聚酰亚胺膜的电导电流和热刺激电流(TSC)以分析聚酰亚胺膜活化能和陷阱密度等微观参数的变化规律。结果表明:聚酰亚胺膜TSC曲线可能由2个单峰曲线叠加而成,随着电老化时间的增长,聚酰亚胺膜活化能发生变化,浅陷阱可发展成深陷阱,导致浅陷阱密度逐渐减小,深陷阱密度逐渐增大,总体陷阱密度逐渐增大。     

合成绝缘子材料的TSC试验研究

通过采用热刺激电流法对合成绝缘子材料进行热刺激电流(TSC)的探索性对比测试,力图探索热刺激电流法在评价合成绝缘子特性中的应用可能性.文中对比了同一厂家的两批合成绝缘子试样的TSC特性,初步的试验发现,新旧合成绝缘子之间的TSC测试结果是明显不同的,结合试样的憎水性试验以及微观结构的分析,表明TSC测试结果在一定程度上能够与合成绝缘子材料的老化联系起来.通过深入系统的研究合成绝缘子的TSC特性和合成绝缘子材料的老化特性之间的关系,将能够为合成绝缘子老化特性及老化程度的评价提供新的方法.     

高压脉冲电压下聚酰亚胺的电老化机理

在高压脉冲电压下对聚酰亚胺膜的绝缘寿命、不同条件老化后试样的表面形貌及热刺激电流(thermally stimulated current,TSC)进行了测试。TSC曲线在20~200℃温区内由I峰和II峰两个单峰叠加而成。通过图谱分析发现聚酰亚胺膜早期电老化时陷阱的发展可用陷阱理论解释,但老化后期陷阱理论中陷阱密度变化规律的描述不再适用。电老化主要破坏聚酰亚胺内II峰对应的大分子链,I峰对应的分子链中小运动单元破坏并不严重。聚酰亚胺膜的寿命与频率成反比,频率越高对大分子链的破坏速度越快,表明通过II峰对应的活化能和电荷变化量来判断聚酰亚胺的绝缘老化程度是可行的。     

聚酰亚胺/氧化铝纳米复合材料的热刺激电流研究

采用热刺激电流（TSC）对自制的4种不同纳米Al2O3含量的聚酰亚胺（PI）薄膜进行测试,发现复合材料的热刺激电流峰值随着纳米Al2O3填充量的增加而降低,当纳米Al2O3的填充量大于10%后,热刺激电流峰的峰值随着温度升高持续一段时间后才出现下降趋势。对4种薄膜的TSC高温峰分别进行计算,得出薄膜中陷阱电荷的数量。并结合纳米复合材料的多核模型和陷阱理论,得出该现象的出现是由于PI/Al2O3纳米复合薄膜中界面结构影响了载流子输运过程造成的。     

TSC高压晶闸管阀过电流失效机理

为满足晶闸管投切电容器(TSC)装置可靠性及其试验方法和试验等效机理研究的需要,重点研究了TSC装置的核心部件--高压晶闸管阀在过电流故障状态下的失效机理.首先介绍了TSC系统及其阀的结构以及过电流故障形成的原因和特征,并给出了过电流的数学方程和仿真波形.然后按照过电流故障的不同发展阶段对TSC阀的电流、电压和热等应力进行了解析分析.在上述基础上,结合器件的物理特性,对TSC阀各个元件在各种故障应力下的内部物理过程进行了分析.最终得到了TSC阀在过电流故障的不同发展阶段的失效模式和失效指标,从而揭示了TSC高压晶闸管阀的过电流失效机理.     

基于TSC测试的硅橡胶复合绝缘子伞裙材料老化特性研究

为利用热刺激电流(thermally stimulated current,TSC)测试手段对复合绝缘子老化特性进行评估,以现场运行复合绝缘子为研究对象,进行了TSC测试及憎水性等级喷水分级测试。初步探寻了伞裙位置、运行年限及环境污秽等级等因素对现场运行复合绝缘子伞裙材料TSC特性的影响规律。结果表明,绝缘子串上场强分布较高的位置、有较长运行年限及重污区的绝缘子,其伞裙材料的TSC曲线峰值较大,相应的陷阱电荷量也较大。对2种评估复合绝缘子伞裙材料老化的测试手段进行了对比分析,可知TSC测试结果能更加明显地区分复合绝缘子伞裙材料老化程度的不同,对于老化性能的评估更具优越性。     

基于热刺激电流的硅橡胶合成绝缘子老化诊断方法初探

初步研究了用热刺激电流(TSC)技术进行硅橡胶合成绝缘子老化状态评估诊断的可行性。首先研究各种试验参数对硅橡胶合成绝缘子TSC特性的影响，结合不同测试条件的硅橡胶绝缘子陷阱电荷趋势图，确定一种合适的TSC试验参数，并在此给定的试验参数下，对比研究同一厂家新旧2批合成绝缘子的TSC特性。初步试验发现，新旧绝缘子的TSC测试结果明显不同。结合绝缘子的憎水性测试及微观结构分析发现，TSC测试结果与憎水性、微观结构之间存在一定联系。研究结果表明，如果深入系统地研究TSC特性与老化特性之间的关系，TSC技术有可能成为硅橡胶合成绝缘子老化程度评价及诊断的新方法。     

纳米聚酰亚胺复合材料的热刺激电流研究

采用改进的热激电流设备得到不同实验条件下(不同极化场强、极化温度、极化时间)的TSC曲线,研究不同测试条件对测量结果的影响.结果表明:选择适当的测试条件对测量的精确度有重要的意义;纳米粒子的存在有助于抑制聚合物分子链的运动和空间电荷效应.     

TSC测量技术中存在的若干问题的探讨

热刺激电流(TSC)测量技术是研究电介质材料中电荷存贮和输运过程的重要工具。本文介绍了TSC的基本理论,对传统TSC理论和实验方法存在的局限性进行了分析,探讨了TSC应用过程中长期以来所存在的问题以及理论上的误区,并介绍了一些改进的分析理论和实验思想,拓展和加深了TSC的应用广度和深度。     

Analysis and discussion on conduction current based on simultaneousmeasurement of TSC and space charge distribution

A new analysis of conduction current distributed in dielectrics based on simultaneous measurements of thermally stimulated current (TSC) and time dependent space charge distribution is proposed. A new system pulsed electro-acoustic (PEA) method has been developed to enable simultaneous measurement of the TSC and the dynamic space charge and electric field distributions as a function of temperature within insulators. With the new system, the relationship between the TSC and the time dependent electric field distribution in electron beam (e-beam) irradiated PMMA has been investigated. From the time dependent electric field, the displacement current in dielectrics is obtained. The TSC is a typical external current which is represented as an addition of the displacement current and a conduction current in dielectrics. This paper makes it clear that the conduction current as a function of position is determined by the simultaneous measurement of the external current and the dynamic space charge distribution     

一种用于MPPT的温差发电片短路电流估计法

针对温差发电器(thermoelectric generator, TEG)短路电流法最大功率点跟踪(maximum power point tracking, MPPT)策略的短路电流不能直接测量的问题,提出了温差片短路电流估计法。通过深入分析温差片等效模型及Boost主电路工作模态,推导出根据电感电流上升段的电流值及其斜率计算温差片短路电流的方法。本文所提方法硬件结构简单,且对主电路正常工作无影响。通过仿真以及搭建实验样机验证理论分析的正确性,验证结果表明提出的短路电流估算方法准确率达99.83%。     

复合热激电流曲线陷阱参数的计算

首先介绍了一种从单一热激电流曲线估计载流子的陷阱参数 ,如活化能E、频率因子s和动力学级数b的方法。然后将该方法用于计算复合热激电流曲线 ,以获得相应于各峰的陷阱参数 ,通过将它们代入单峰理论公式进行计算 ,最后完成复合热激电流曲线的分解。     

多芯片并联压接式IGBT中温度不均对电流分布的影响

多芯片并联的压接式IGBT器件是柔性直流输电设备中的关键部件,因制造工艺、回路寄生参数和热耦合问题使得器件内部应力分布不均,造成器件不均匀老化,使得内部温度不均程度加剧,进而使得电流分配不均。围绕不同温度差异下导致的电流分布不均问题展开研究。首先,对造成IGBT器件并联不均流的原因以及温度对不均流特性的作用进行分析。然后,利用单芯片压接式IGBT器件并联模拟多芯片器件内部的温度分布不均情况,进行温度分布不均匀程度对电流分配影响的实验。最后,通过实验验证并联器件间温度差异与不均流程度的关系。所提方法为提高器件的运行可靠性和对压接式IGBT失效机理认知奠定基础。