CN102223102B - 一种开关与电容器一体化的快放电单元 - Google Patents

一种开关与电容器一体化的快放电单元 Download PDF

Info

Publication number
CN102223102B
CN102223102B CN201110147832.2A CN201110147832A CN102223102B CN 102223102 B CN102223102 B CN 102223102B CN 201110147832 A CN201110147832 A CN 201110147832A CN 102223102 B CN102223102 B CN 102223102B
Authority
CN
China
Prior art keywords
capacitor
electrode
switch
insulation
pressure extraction
Prior art date
Application number
CN201110147832.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102223102A (zh
Inventor
孙凤举
邱爱慈
曾江涛
刘志刚
周立新
尹佳辉
梁天学
姜晓峰
Original Assignee
西北核技术研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 西北核技术研究所 filed Critical 西北核技术研究所
Priority to CN201110147832.2A priority Critical patent/CN102223102B/zh
Publication of CN102223102A publication Critical patent/CN102223102A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102223102B publication Critical patent/CN102223102B/zh

Links

Abstract

本发明公开了一种开关与电容器一体化的快放电单元,两只电容器和位于电容器之间的开关构成同轴结构,电容器引出高压电极(2;12)同时为气体开关高压电极,电容器与开关共用绝缘壳体。采用本发明的放电单元在同等储能的条件下可以显著减小模块尺寸和支路电感,提高输出电流、减小上升时间、提高放电电流峰值和缩短脉冲电流前沿,在脉冲功率初级储能Marx发生器和直线型脉冲变压器驱动源中具有广泛应用。

Description

—种开关与电容器一体化的快放电单元
技术领域
[0001] 本发明涉及一种开关与电容器一体化的快放电技术,具体地说是一种开关与电容器一体化的快放电单元。在脉冲功率初级储能Marx发生器和直线型脉冲变压器驱动源中具有广泛应用。
背景技术
[0002] 脉冲功率技术在核武器物理、高能密度物理、辐射效应模拟、惯性约束聚变(ICF)及聚变能源(IFE)等国防和民用领域具有极为重要的应用,而脉冲功率驱动源是应用的基础和前提。目前国际上正在积极研究以直线型脉冲变压器(LTD)为基础建造下一代大型脉冲功率源。LTD中最基本的单元“支路”由2只工作电压IOOkV容量数十nF的电容与I只气体开关串联组成,多个这样的支路并联构成一个模块,多个模块通过并联或串联从而获得大电流或高电压。因此LTD中支路的参数直接关系到脉冲功率源的输出特性。但是目前支路中电容器与开关分立,参照图1所示:包括气体开关21、上电容器22、下电容器23,通过电极连接在一起,增加了支路电感,支路电感约240nH,从而限制了支路输出电流的幅值和前沿。
发明内容
[0003] 为了克服现有技术的以上缺陷,本发明解决的技术问题是提供一种电容器与开关完全一体化的单级快放电单元结构。
[0004] 本发明的技术方案为:
[0005] —种开关与电容器一体化的快放电单兀,两只电容器和位于电容器之间的开关构成同轴结构,电容器引出高压电极2、12同时为气体开关高压电极,电容器与开关共用绝缘壳体。
[0006] 进一步优选,所述的一只电容器包括串联电容器元件10双端引出电极插片与上电容器低压引出电极1、上电容器的高压电极2、上电容器绝缘封装外壳体6,充电引入电极7。
[0007] 进一步优选,所述的另一只电容器包括串联电容器元件8双端引出电极插片与下电容器低压引出电极11、下电容器的高压电极12、绝缘壳体9,充电引入电极14。
[0008] 进一步优选,所述的上电容器绝缘封装外壳体6下端面与下电容器绝缘封装外壳体9上端面通过绝缘紧固螺钉13构成气体开关密封腔室,上下开关电极3、4与触发电极5构成距离相等的开关间隙,开关电极3与一只电容器高压引出电极2直接连接,开关电极4与另一只电容器高压引出电极12直接连接。
[0009] 在本发明的一个优选实施例中,所述的电容器串联元件两端引出宽插片电极,与电容器高压电极板、低压电极板压接或焊接引出,电容器元件封装在绝缘壳体内,电容器充电电极通过侧面引入电极7、14引入到电容器高压电极2、12。
[0010] 进一步优选,所述的开关电极3、4与电容器引出高压电极2、12直接连接,开关密封腔室由两只电容器绝缘壳体6、9,通过绝缘紧固螺钉13封装形成,触发电极5位于腔体中间位置。
[0011] 在本发明的一个优选实施例中,所述的上下两只电容器,容量分别为12nF。
[0012] 在本发明的一个优选实施例中,场畸变气体开关为距离相等的2个气体间隙,间隙距离6mm。
[0013] 在本发明的一个优选实施例中,回流电极板采用宽度60mm,厚度Imm的铜板。
[0014] 在本发明的一个优选实施例中,其工作电压100kV,回路电感为150nH。
[0015] 本发明的有益效果为:两只电容器和位于电容器之间的开关构成同轴状,电容器元件串联后从元件大面积平面引出高压电极,电容器高压电极与气体开关高压电极直接连接,电容器与开关共用绝缘壳体。采用该结构的放电单元在同等储能的条件下可以显著减小丰旲块尺寸和支路电感,提闻输出电流、减小上升时间、提闻放电电流峰值和缩短脉冲电流前沿。
附图说明
[0016] 图1为本发明的背景技术支路中开关和电容器的连接示意图;
[0017] 图2为本发明一种开关与电容器一体化的快放电单元的结构图。
具体实施方式
[0018] 结合图2说明电容器与开关一体化单级放电单元的实施技术方案,串联电容器元件(10)双端引出电极插片与上电容器的高压电极2、上电容器低压引出电极1、绝缘壳体6,充电引入电极7组成一只电容器,串联电容器元件8双端引出电极插片与下电容器低压引出电极11、下电容器的高压电极12、绝缘壳体9,充电引入电极14组成另一只电容器,电容器绝缘壳体6下端面与电容器绝缘壳体9上端面通过绝缘紧固螺钉13构成气体开关密封腔室,气体开关的上、下高压电极3、4与触发电极5构成距离相等的开关间隙,气体开关的上高压电极3与一只电容器高压引出电极2直接连接,气体开关的下高压电极4与一只电容器高压引出电极12直接连接。开关与两只电容器构成低电感同轴状,显著减小了电容器与开关连接段、电容器元件串联组件引出绝缘壳体外的高压电极之间的电感,同时电容器引出电极为大面积电极板,电感远小于目前塑壳电容器通过数个螺钉引出到细条状电极结构的电感。电容器与开关组成完全一体化快放电支路。
[0019] 整个快放电支路的工作过程如下:利用直流高压电源通过上、下电容器的高压电极7、14给电容器充电,同时气体开关的上、下高压电极也带上相同的高压电位;充电完成之后,采用外部措施,通过开关触发电极施加一个高压脉冲,从而导致气体开关的两个间隙相继放电击穿,之后上、下两个高压电容器通过已经击穿的气体开关串联放电,通过大面积上下电极板1、11引出,可以作为马克斯(Marx)发生器和LTD的基本放电单元。
[0020] 采用上述结构,设计试制了上下两只电容器,容量分别为12nF,工作电压IOOkV,场畸变气体开关为距离相等的2个气体间隙,间隙距离6mm,采用宽度60mm厚度Imm的铜板作为回流电极板,通过短路放电实验,测得快放电支路的回路电感约150nH,远小于目前目前FLTD放电支路的电感约240nH。

Claims (3)

1.一种开关与电容器一体化的快放电单兀,其特征在于,两只电容器和位于电容器之间的开关构成同轴结构,电容器高压引出电极(2;12)同时为气体开关高压电极,电容器与开关共用绝缘壳体,所述两只电容器中的上电容器包括电容器串联元件(10)、双端引出电极插片与上电容器低压引出电极(I)、上电容器的高压引出电极(2)、上电容器绝缘封装外壳体(6),充电引入电极(7), 所述两只电容器中的下电容器包括串联电容器元件(8)双端引出电极插片与下电容器低压引出电极(11)、下电容器高压引出电极(12)、下电容器绝缘封装外壳体(9),充电引入电极(14), 所述的上电容器绝缘封装外壳体(6)下端面与下电容器绝缘封装外壳体(9)上端面通过绝缘紧固螺钉(13)构成气体开关密封腔室,上下开关电极(3 ;4)与触发电极(5)构成距离相等的开关间隙,上开关电极(3)与上电容器高压引出电极(2)直接连接,下开关电极(4)与下电容器高压引出电极(12)直接连接。
2.根据权利要求1所述的开关与电容器一体化的快放电单元,其特征在于,所述的上电容器串联元件两端引出宽插片电极,与电容器高压电极板、低压电极板压接或焊接引出,电容器元件封装在绝缘壳体内,电容器充电电极通过充电引入电极(7;14)引入到电容器高压引出电极(2 ;12)。
3.根据权利要求2所述的开关与电容器一体化的快放电单元,其特征在于,所述的上开关电极⑶与上电容器高压引出电极⑵直接连接,开关密封腔室由两只电容器绝缘封装外壳体出;9),通过绝缘紧固螺钉(13)封装形成,触发电极(5)位于腔体中间位置。
CN201110147832.2A 2011-06-03 2011-06-03 一种开关与电容器一体化的快放电单元 CN102223102B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110147832.2A CN102223102B (zh) 2011-06-03 2011-06-03 一种开关与电容器一体化的快放电单元

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110147832.2A CN102223102B (zh) 2011-06-03 2011-06-03 一种开关与电容器一体化的快放电单元

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102223102A CN102223102A (zh) 2011-10-19
CN102223102B true CN102223102B (zh) 2014-06-18

Family

ID=44779548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110147832.2A CN102223102B (zh) 2011-06-03 2011-06-03 一种开关与电容器一体化的快放电单元

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102223102B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102255552B (zh) * 2011-06-21 2013-07-10 西安交通大学 一种紧凑型快脉冲放电单元
US10580610B2 (en) 2013-03-15 2020-03-03 General Electric Company Cold cathode switching device and converter
CN103400717B (zh) * 2013-08-06 2015-12-23 国家电网公司 多电极场畸变气体开关及多开关同步触发方法
CN103490660B (zh) * 2013-08-27 2016-04-06 西北核技术研究所 多路输出的高电压纳秒脉冲发生器
CN104333353B (zh) * 2014-09-30 2017-01-18 西北核技术研究所 一种用于电磁脉冲模拟装置的一体化峰化单元
CN105007063B (zh) * 2015-07-27 2018-07-17 西安交通大学 一种基于Marx电路的空间对称型高压纳秒脉冲源
CN105306015B (zh) * 2015-09-18 2018-02-09 西北核技术研究所 一种谐振充电纳秒前沿脉冲电流发生器
CN106908699B (zh) * 2016-12-29 2019-09-27 西北核技术研究所 放电腔及基于其的气体间隙击穿阈值的测量方法及装置
CN107331497B (zh) * 2017-06-19 2018-10-26 西北核技术研究所 快脉冲直线变压器的初级放电单元及其制作方法及变压器
CN107091599A (zh) * 2017-06-29 2017-08-25 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种集成的冲击片起爆装置
CN109672358B (zh) * 2018-12-24 2020-04-21 西北核技术研究所 一种纳秒前沿双极性高压脉冲产生装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101924328A (zh) * 2010-04-30 2010-12-22 西北核技术研究所 堆栈式多间隙气体开关
CN102025348A (zh) * 2010-09-25 2011-04-20 西北核技术研究所 一种开关与电容器一体化的快前沿核电磁脉冲源

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999001935A1 (en) * 1997-07-02 1999-01-14 The Regents Of The University Of California Ultra-compact marx-type high-voltage generator

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101924328A (zh) * 2010-04-30 2010-12-22 西北核技术研究所 堆栈式多间隙气体开关
CN102025348A (zh) * 2010-09-25 2011-04-20 西北核技术研究所 一种开关与电容器一体化的快前沿核电磁脉冲源

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种多间隙气体开关击穿特性的实验研究;姜晓峰等;《高电压技术》;20090131;第35卷(第1期);103-107 *
姜晓峰等.一种多间隙气体开关击穿特性的实验研究.《高电压技术》.2009,第35卷(第1期),103-107.
孙铁平等.快前沿直线脉冲变压器驱动源多间隙气体开关.《强激光与粒子束》.2010,第22卷(第7期),1673-1676.
快前沿直线脉冲变压器驱动源多间隙气体开关;孙铁平等;《强激光与粒子束》;20100731;第22卷(第7期);1673-1676 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102223102A (zh) 2011-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xia et al. Structural design and electrochemical performance of PANI/CNTs and MnO2/CNTs supercapacitor
CN103248264B (zh) 一种用于触发Trigatron气体开关的触发器
CN103441427B (zh) 等离子体合成射流触发技术的多通道气体火花开关
CN105355457B (zh) 锂离子电容器及其化成方法
Liu et al. An electron-beam accelerator based on spiral water PFL
JP6853898B2 (ja) 摩擦式ナノ発電機の電源管理モジュール、管理方法、エネルギーシステム及び摩擦式電子学エネルギー抽出器
CN201655911U (zh) 一种铅酸电池的炭质电极板
CN102938968B (zh) 一种用于触发两间隙等离子体喷射装置的电路
CN204014244U (zh) 一种用于空气处理的等离子体发生装置
CN201656806U (zh) 一种基于恒功率充电系统的液相脉冲等离子体电源
CN103475255B (zh) 一种紧凑型结构的Marx发生器
CN104779129B (zh) 一种双层极联结构的断路器
CN104409790B (zh) 一种锂离子电池的预充化成方法
CN103036146B (zh) 一种准分子激光器脉冲电源
CN107896059B (zh) 基于交错并联的电容钳位型高增益升压变换器
CN103259048A (zh) 提高钛酸锂电池循环寿命的化成方法
CN103458600B (zh) 一种产生大气压弥散放电非平衡等离子体的系统
CN205453649U (zh) 注入式双极性双指数电磁脉冲发生装置
CN203104331U (zh) 一种自触发感应腔及电容分压式自触发直线变压驱动源
CN103457577B (zh) 纳秒高压脉冲源、Marx发生器及其电路仿真模型
CN104659315B (zh) 电池过充防止装置
CN102447213A (zh) 一种高重复率全固态高压脉冲发生器
CN102136831B (zh) 一种高电压重频脉冲产生器
CN102608539A (zh) 电池电化学测试方法及装置
CN202093065U (zh) 台式1kV/μs冲击电压发生器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C06 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
C53 Correction of patent for invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Sun Fengju

Inventor after: Qiu Aici

Inventor after: Zeng Jiangtao

Inventor after: Liu Zhigang

Inventor after: Zhou Lixin

Inventor after: Yin Jiahui

Inventor after: Liang Tianxue

Inventor after: Jiang Xiaofeng

Inventor before: Sun Fengju

Inventor before: Qiu Aici

Inventor before: Gai Tongyang

Inventor before: Liang Tianxue

Inventor before: Zeng Jiangtao

Inventor before: Cong Peitian

Inventor before: Yin Jiahui

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: SUN FENGJU QIU AICI GAI TONGYANG LIANG TIANXUE CENG JIANGTAO CONG PEITIAN YIN JIAHUI TO: SUN FENGJU QIU AICI CENG JIANGTAO LIU ZHIGANG ZHOU LIXIN YIN JIAHUI LIANG TIANXUE JIANG XIAOFENG

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140618

Termination date: 20180603