CN106328433B - 一种真空触发开关及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种真空触发开关，包括绝缘外壳，设置在绝缘外壳两端的静端法兰盘和动端法兰盘，镶嵌有触发电极的静主电极，以及动主电极和驱动装置；绝缘外壳和两端的静端和动端法兰盘构成密闭壳体；静主电极和动主电极分别通过静端法兰盘和动端法兰盘设置在绝缘外壳内；静主电极固定连接在静端法兰盘上，动主电极穿过动端法兰盘通过波纹管与其密封连接，动主电极能够与动端法兰盘进行相对运动；动主电极的外端通过绝缘拉杆与驱动装置相连接；当驱动装置带动动主电极到达所设置的与静主电极的优化间隙位置时；动主电极和静主电极发生触发；当触发发生后，动主电极后退回到初始位置。其控制时通过较大的间隙保证工作电压，通过较小的间隙保证稳定触发。

Description

一种真空触发开关及其控制方法

技术领域

本发明涉及脉冲功率系统短路开关，涉及一种真空触发开关及其控制方法。

背景技术

在高功率脉冲技术中，开关技术具有特别重要的地位。它不仅决定了脉冲功率装置的输出特性，也是脉冲功率系统成败的关键。短路开关应用于电容储能型电路，当开关闭合时，电容器与负载接通，实现把电容器中的储能交给负载。随着脉冲功率技术的不断发展，开关技术也得到了很大的发展，许多新型开关不断出现。目前，此类开关主要有：引燃管(ignition switch或者ignition)、触发真空开关TVS(Triggered Vacuum Switch)、伪火花开关(Pseudo-spark Switch)、气体火花开关(spark-gap switch)、固体开关(solid-stateswitch)、旋转电弧开关(Rotating Arc Gap switch)、磁开关(magnetic switch)。

近年来，TVS应用在电磁发射和高电压大电流快速关合等领域。目前，TVS最高工作电压已大于40kV，最大工作电流大于200kA，真空间隙一般1～20mm，真空压力不大于10^-3Pa。提高触发真空开关的工作电压，对高功率脉冲技术的进一步发展意义重大。而为了提高其工作电压，可加大真空间隙的长度，但长真空间隙的真空触发开关都存在触发稳定性差等缺点，因而研究长间隙TVS的动作特性以及导通过程、触发可靠性、触发时延及工作稳定性等是很有必要的。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种真空触发开关及其控制方法，工作电压大，高速导通，触发时间短，触发精度稳定。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种真空触发开关，包括绝缘外壳，设置在绝缘外壳两端的静端法兰盘和动端法兰盘，镶嵌有触发电极的静主电极，以及动主电极和驱动装置；绝缘外壳和两端的静端法兰盘和动端法兰盘构成密闭壳体；静主电极和动主电极分别通过静端法兰盘和动端法兰盘设置在绝缘外壳内；静主电极固定连接在静端法兰盘上，动主电极穿过动端法兰盘通过波纹管与动端法兰盘密封连接，动主电极能够与动端法兰盘进行相对运动；动主电极的外端通过绝缘拉杆与驱动装置相连接；当驱动装置带动动主电极到达所设置的与静主电极的优化间隙位置时；动主电极和静主电极发生触发；当触发发生后，动主电极后退回到初始位置。

优选的，密闭壳体内的压力为10^-4pa到10^-3pa。

优选的，所述的驱动装置采用高速操动机构。

优选的，密闭壳体内填充有绝缘介质。

优选的，静主电极和触发电极之间通过真空或者固体绝缘的方式相对固定。

一种真空触发开关的控制方法，基于本发明所述的真空触发开关；通过驱动装置驱动动主电极向接近静主电极方向运动，当动主电极到达所设置的与静主电极的优化间隙位置时；动主电极和静主电极发生触发，当触发发生后，动主电极后退回到初始位置。

优选的，在触发过程之前，通过预先设置动主电极和静主电极之间的优化间隙大小来设置调节真空触发开关的工作电压。

优选的，动主电极和静主电极之间的优化间隙是在触发过程之前通过预先设置对驱动装置的控制进行确定的。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过设置的密封壳体，以及可动可调的动主电极和静主电极之间间隙，保证了其具备很大工作电压，而且降低触发所需的触发电压并提高了触发稳定性等性能；通过成熟的对驱动装置的精确控制，从而能够转换为对动主电极的控制，保证了其运动的精度和速度；并且能够通过较大的间隙以保证工作电压，通过较小的间隙以保证稳定触发，使该真空触发开关具有很高的工作电压，而且在高工作电压下可以降低触发所需的触发电压并提高触发稳定性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明在触发瞬间的结构示意图。

图中：静主电极1、触发电极2、动主电极3、波纹管4、绝缘外壳5、静端法兰盘6、动端法兰盘7、驱动装置8、绝缘拉杆9。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明一种真空触发开关，如图1所示，由静主电极1、触发电极2、动主电极3、波纹管4、绝缘外壳5、静端法兰盘6、动端法兰盘7、绝缘拉杆9以及驱动装置8组成；静主电极1内镶嵌有触发电极2，静主电极1固定连接在静端法兰盘6上，动主电极3通过波纹管4与动端法兰盘7相连接，并可以与动端法兰盘7进行相对滑动；动主电极3的外端通过绝缘拉杆9与驱动装置8相连接；动主电极3由驱动装置8带动进行运动；静主电极1和动主电极3分别通过静端法兰盘6和动端法兰盘7设置在绝缘外壳5内；且由绝缘外壳5和设置在绝缘外壳5两端的静端法兰盘6和动端法兰盘7以及波纹管4构成的密闭壳体内的压力为10^-3pa到10^-4pa；在真空触发开关进行触发导通时，驱动装置8带动动主电极3向接近静主电极1方向运动，当动主电极3到达所设置的与静主电极1的优化间隙位置时，触发电极2进行触发，由于触发时间极短，在微秒甚至纳秒级，相对于机械运动来说很快，所以在此之后，当动主电极3与静主电极1之间间隙导通时即以驱动装置8带动动主电极3向远离静主电极1的方向运动，也当触发发生后，此种触发方式能够使该真空触发开关具有很高的工作电压，而且在高工作电压下可以降低触发所需的触发电压并提高触发稳定性。其中，优化间隙位置如图2所示，该优化间隙为预先设置的，间隙大小能够确保稳定触发。

本发明真空触发开关，在进行触发导通时，驱动装置8带动动主电极3运动的过程可控；驱动装置8带动动主电极3向远离静主电极1的方向运动的过程可控。具体的因为驱动装置8带动动主电极3运动到距静主电极1以及触发电极2为优化间隙时所用的时间是可控的，所以在优化间隙时触发电极2触发时刻也是可控的，又因为在现有技术中，真空触发开关小开距触发是稳定可靠的，所以，这种触发方式可以在提高工作电压的前提下，以达到确保真空触发开关的触发稳定性的要求。

Claims (8)

1.一种真空触发开关，其特征在于，包括绝缘外壳(5)，设置在绝缘外壳(5)两端的静端法兰盘(6)和动端法兰盘(7)，镶嵌有触发电极(2)的静主电极(1)，以及动主电极(3)和驱动装置(8)；

绝缘外壳(5)和两端的静端法兰盘(6)和动端法兰盘(7)构成密闭壳体；静主电极(1)和动主电极(3)分别通过静端法兰盘(6)和动端法兰盘(7)设置在绝缘外壳(5)内；

静主电极(1)固定连接在静端法兰盘(6)上，动主电极(3)穿过动端法兰盘(7)通过波纹管(4)与动端法兰盘(7)密封连接，动主电极(3)能够与动端法兰盘(7)进行相对运动；动主电极(3)的外端通过绝缘拉杆(9)与驱动装置(8)相连接；

当驱动装置(8)带动动主电极(3)到达所设置的与静主电极(1)的优化间隙位置时；动主电极(3)和静主电极(1)发生触发；当触发发生后，动主电极(3)后退回到初始位置。

2.根据权利要求1所述的一种真空触发开关，其特征在于，密闭壳体内的压力为10^-4pa到10^-3pa。

3.根据权利要求1所述的一种真空触发开关，其特征在于，所述的驱动装置采用高速操动机构。

4.根据权利要求1所述的一种真空触发开关，其特征在于，密闭壳体内填充有绝缘介质。

5.根据权利要求1所述的一种真空触发开关，其特征在于，静主电极(1)和触发电极(2)之间通过真空或者固体绝缘的方式相对固定。

6.一种真空触发开关的控制方法，其特征在于，基于权利要求1所述的真空触发开关；通过驱动装置(8)驱动动主电极(3)向接近静主电极(1)方向运动，当动主电极(3)到达所设置的与静主电极(1)的优化间隙位置时；动主电极(3)和静主电极(1)发生触发，当触发发生后，动主电极(3)后退回到初始位置。

7.根据权利要求6所述的一种真空触发开关的控制方法，其特征在于，在触发过程之前，通过预先设置动主电极(3)和静主电极(1)之间的优化间隙大小来设置调节真空触发开关的工作电压。

8.根据权利要求6所述的一种真空触发开关的控制方法，其特征在于，动主电极(3)和静主电极(1)之间的优化间隙是在触发过程之前通过预先设置对驱动装置的控制进行确定的。