[发明专利]一种电缆储能的多路高压脉冲发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲功率技术领域，具体是指一种电缆储能的多路高压脉冲发生装置。

背景技术

高电压快脉冲发生装置在大功率装置中有着重要应用，在近几十年得到迅速发展，脉冲发生装置已达到较高水平，开路时，输出幅值可到到100kV以上，上升时间以及延时抖动均可小于10ns。随着应用需求越来越苛刻，对高压脉冲发生装置的需求也越来越高，例如大型脉冲功率装置要具有波形调节能力，需通过不同高压脉冲发生器触发不同电容器组放电实现，由此需要高压脉冲发生器具有较强的抗干扰能力，不受其他组电路放电所影响，同时也要具有低延时抖动，才具放电时间调节能力。

 目前已有触发系统中Marx触发器输出幅值较高，上升速率快，但其结构复杂，难以扩展到多路；激光触发气体开关型脉冲触发器抖动较低，但开关结构复杂，电感较大，因此对输出脉冲上升沿造成负面影响；基于氢闸流管的触发器输出幅值较低，抗干扰能力也较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电缆储能的多路高压脉冲发生装置，解决目前实验装置的抖动较大，容易受外环境干扰误触发放电问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种电缆储能的多路高压脉冲发生装置，包括螺旋线脉冲发生器，螺旋线脉冲发生器通过触发电阻连接在触发开关上，触发开关的充电接口上连接充电电缆，触发开关通过储能电缆与隔离电容连接，隔离电容的触发输出电缆插孔上连接有触发输出电缆。本发明通过螺旋线脉冲发生器触发开关放电，同轴储能电缆内芯电位突变，经过隔离电容输出高压脉冲，输出脉冲上升速率较快，可达20kV/ns，抖动低，不超过2ns，有较强的抗干扰能力，且容易扩展到多路输出，输出脉冲幅值可达百kV，上升时间为几ns；相对于现有技术而言，具有明显的进步。

所述的螺旋线脉冲发生器包括相互平行的输入盖板与输出盖板，输出盖板固定在支撑板上，支撑板通过支撑杆固定在触发开关上，在输入盖板与输出盖板之间安装有同轴套装的内筒、外筒，在内筒外侧缠绕有由两层扁平铜导线与两层绝缘膜间隔分布形成的螺旋带，螺旋带的两层铜带之间通过开关连接，在所述的输入盖板上设置有两个高压连接器，其中一个高压连接器与开关的触发电极连接，另一个高压连接器连接螺旋带的内层铜导线的一端，螺旋带的内层铜导线的另一端悬空，螺旋带的外层铜导线的一端通过接地线接地，其另一端经脉冲陡化间隙后连接在触发开关的触发电阻上。螺旋带由两层扁平铜导线与两层绝缘膜绕在内筒上，两层铜导线之间由开关连接，螺旋带外套有外筒，内筒与外筒均固定在输入盖板与输出盖板之间，输出盖板固定在支撑板以及支撑杆上，输入盖上装有两个高压连接器，其中一个高压连接器连接螺旋带内层铜导线，用于充电，充至4～5kV高压，另一个高压连接器连接开关的触发极，螺旋带的内层铜导线另一端悬空，螺旋带外层铜导线一端通过接地线接地，一端经脉冲陡化间隙后抖化后输出，用于触发下级开关，其工作原理为：在开关闭合前，螺旋带铜线上和铜线间电压值和为0，开关闭合后，入射波从此处开始向铜线另一端传播，传播过程中，原先以静电场方式储存在铜线间的电场能转化为磁场能，并逐渐把相邻螺旋带铜线之间形成的电容串联起来，同时电压波把经过路径上的充电电压抵消，当电压波到达铜线另一端时，此时铜线两端电压变为nU₀，n为铜线匝数，U₀为初始充电电压，之后，由于处于开路，电压波从此处向开关端反射，从此端开始出现于充电电压极性相反的电压，开始对铜线再充电，磁场能再次转化为电场能，当反射波到达开关时，铜线两端的电压变为2nU₀，理论上最大电压可达最大值2nU₀，因存在开关的电阻损耗、传输线电阻及介质损耗、相邻同轴电容之间的漏感损失,故实际输出值U₁比理论值2nU₀小，该螺旋线脉冲发生器特点是抗干扰能力较强，由于其开关需要几kV电压方能触发放电，故不容易受到外界环境干扰，但其上升时间较长，在充电电压不太高的条件下，为实现较高电压输出，需要绕制较多的匝数，电压波从开关传播到另一端再次放射回来时输出电压幅值达到最大，由于匝数多，电压波所经过路径较长，故上升时间较长，达到上百ns，应此，在触发下一级开关时加一个抖化间隙以减小上升时间。