[实用新型]一种高压脉冲发生器

说明书

本实用新型提供了一种高压脉冲发生器，属于高电压技术领域，特别涉及一种模块化marx型超高压脉冲发生器，该高压脉冲发生器包括多个储能单元和其对应的开关单元、充电单元以及隔离单元。本实用新型提出了一种小型化marx型超高压发生器，该结构采用模块化设计理念，不仅缩减了同步触发环节，而且有效隔离了充电、储能和导通环节，整体布局紧密。该结构在工程上真正实现marx型超高压发生器的小型化和实用化，特别有利于工作在电压10万伏特等级和电流1000安培等级的情况。

技术领域

本实用新型涉及一种高压脉冲发生器，属于高电压技术领域，特别指一种模块化marx型超高压脉冲发生器，该超高压脉冲发生器可广泛应用于：强流电脉冲产生、微波产生、等离子体产生、X射线产生、生物医药、环保处理、食品处理、医疗器械等技术领域。

背景技术

高电压技术，特别是瞬时高压技术是一种把低电压、低功率的电能存储起来后通过升压变换和瞬时释放进而产生超高电压脉冲的技术。marx型发生器是一种重要的高电压脉冲产生设备。marx型发生器的基本工作原理可简单表述为“并联充电，串联放电”。工作时，首先对若干级并联连接的储能元件进行低电压充电，当充电到某一时刻后，串接在各级储能元件之间的开关快速导通形成串联放电通路，根据电压叠加原理，最终能量在负载上释放，形成高电压。

通常情况下，marx型发生器的各级储能元件充电完成后都需要连接跨级开关从而完成储能元件的串联放电，跨级开关独立放置且通过管道连接，当工作在较高电压和较大电流等级下时，例如50万伏特、1万安培，系统的同步触发和放电存在较大的延迟和抖动，并且系统体积和重量较大，可维护性较差，使用寿命有限。

为了实现紧凑小型化，部分科研人员设计了一种同轴结构的marx发生器，该型marx发生器的开关与储能元件同级，且紧密连接，由前级开关导通产生的电离诱导下一级开关导通，从而形成串联放电。但是，该结构中由于开关和储能元件处在相同的绝缘环境，开关导通产生的电离容易引发储能元件之间、电感或电阻之间、开关与地之间局部打火或拉弧，特别是在长时间使用后，因此系统可靠性和稳定性难以保证。

实用新型内容

针对marx型超高压发生器在小型化紧凑化方面存在的可靠性和稳定性不高、可维护性较差、使用寿命较短等问题，本实用新型提出了一种小型化marx型超高压发生器，该结构采用模块化设计理念，不仅缩减了同步触发环节，而且有效隔离了充电、储能和导通环节，整体布局紧密。该结构在工程上真正实现marx型超高压发生器的小型化和实用化，特别有利于工作在电压10万伏特等级和电流1000安培等级的情况。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种高压脉冲发生器包括多个储能单元、开关单元、充电单元和隔离单元，其中：所述多个储能单元通过外壳体固定安装、以构成相互堆叠的紧密结构；所述多个开关单元设置在外壳体的一侧，开关单元用于改变储能单元的串并联关系，当所有开关单元断开时，储能单元之间为并联结构；当所有开关单元导通时，储能单元之间为串联结构；所述多个充电单元设置在外壳体的另一侧，隔离单元分别连接对应的储能单元；所述隔离单元设置在外壳体的另一侧，隔离单元一方面用于隔离导通状态的相邻开关单元、另一方面用于间隔充电状态下的相邻储能单元。

优选的，所述储能单元包括多个并排布置的脉冲电容器，所述多个脉冲电容器的输入端通过连接件互连、多个脉冲电容器的输出端通过连接件互连、以构成并联储能结构。

优选的，所述开关单元包括多个电极和用于安装所述电极的密封容器，其中：所述多个电极并排、成对布置；所述密封容器内部充有1-2个大气压的气体，所述气体包括氮气、SF₆、或氮气和SF₆的混合气体中的一种；开关单元利用前一级电极导通后产生的紫外光辐射预先电离后一级电极间的气体，以实现后一级电极加电后的快速自导通。