С расширением масштабов внедрения проектов передачи постоянного тока количество и частота использования генераторов высокого напряжения постоянного тока значительно возросли. Для повышения эффективности генераторов высокого напряжения постоянного тока необходимо увеличить скорость переключения полярности.
Оmnиполярное переключение полярности генератора постоянного тока высокого напряжения включает в себя серию процессов, таких как снижение напряжения генератора, заземление, переключение полярности кремниевого стека, заземление и повышение напряжения. Каждый этап процесса переключения полярности требует значительного времени. Чтобы сократить время переключения полярности генератора постоянного тока высокого напряжения и обеспечить быстрое переключение полярности, необходимо сократить время выполнения каждого из этих процессов.
Три метода быстрой смены полярности генератора постоянного тока высокого напряжения:
1. Ускорение скорости снижения напряжения в процессе его понижения является одним из способов сокращения времени переключения полярности, главным образом за счёт увеличения сопротивления разряда для повышения скорости снижения напряжения. Увеличение сопротивления разряда не приводит к росту общего сопротивления цепи разряда, а лишь увеличивает и распределяет напряжение между количеством резисторов, соединённых параллельно и имеющих одинаковое номинальное сопротивление. Чем больше таких резисторов, тем меньше общее сопротивление и тем быстрее происходит падение напряжения. В то же время следует учитывать нижний предел сопротивления разряда, поскольку слишком малое значение сопротивления разряда неизбежно приведёт к увеличению тока утечки при нормальной работе устройства.
2. При заземлении разъединителя заземления требуется значительное время для снижения испытательного напряжения до нуля или почти до нуля. Когда напряжение генератора постоянного высокого напряжения снижается с испытательного значения до определённого уровня, прямое заземление быстродействующего разъединителя заземления может значительно сократить процесс заземления разъединителя заземления. Однако быстродействующий разъединитель заземления, отвечающий требованиям высокого напряжения, должен выдерживать все высокие напряжения и большие токи. Требования к разъединителю заземления чрезвычайно высоки.
3. Проще говоря, кремниевый стек необходимо спроектировать так, чтобы он обеспечивал быструю смену полярности для реализации смены полярности внутреннего одиночного транзистора. Чтобы достичь этой цели, в первую очередь следует рассмотреть вопрос привода. В настоящее время существуют три простых типа приводов: электрический, пневматический и гидравлический. С учётом конструктивных особенностей генератора постоянного тока высокого напряжения подача питания при высоком напряжении невозможна. Пневматическое устройство использует коэффициент сжатия воздуха при последовательном резонансе, возникающем в цилиндре. Если все кремниевые реакторы соединить последовательно через газопровод, то при высокой влажности газа по газопроводу произойдёт пробой всего оборудования, что может привести к его повреждению и т. д. При использовании гидравлического метода применяется вакуумно-обработанное изоляционное масло на основе алкилбензола, которое не вызывает выбросов. Во-вторых, коэффициент сжатия масла значительно меньше, чем у газа, что позволяет обеспечить плавную смену полярности кремниевого реактора и избежать проблем, характерных для двух других методов. Сравнивая эти варианты, можно сделать вывод, что выбор гидравлического метода является обоснованным.