CN110022082B - 一种多路输出脉冲功率装置 - Google Patents

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Abstract

一种多路输出小型脉冲功率装置，包括壳体，壳体由隔板分为两层，上层设置高压直流电源，另一侧设置有多个可控气体火花开关，高压直流电源与可控气体火花开关之间设有高压充电分配器，高压直流电源的输出端与高压充电分配器的输入端用高压屏蔽线连接，高压充电分配器的多个输出端通过高压屏蔽线连接到箱体下层对应的多个脉冲电容器的高压端，可控气体火花开关的地电极与壳体外壳上的高压输出端口相连，由一个高压直流电源通过高压充电分配器同时给多个脉冲电容器充电，脉冲电容储能充到设定储能时，通过可控气体火花开关地电极与对应的负载按设定的间隔，顺序释放。该装置体积小，重量轻，成本低，维护简便，适用范围广。

Description

一种多路输出脉冲功率装置
技术领域
本发明属于脉冲输出技术领域，具体涉及一种多路输出脉冲功率装置。
背景技术
脉冲功率装置，是一种以慢的方式储存电能然后将电能在极短的时间内向负载释放的装置，向负载输出的脉冲宽度通常从纳秒级到微秒级，输出功率通常在数百兆瓦到吉瓦。它可应用于国防，材料，环保，能源、高电压等领域。
随着技术的发展，脉冲功率装置的应用领域不断扩大，从最早的国防领域向众多民用领域广泛扩展。在民用领域，脉冲波型、重复频率、峰值功率等并不再是关注重点，但对脉冲功率装置的小型化、机动性、灵活性和可靠性却提出了起来越高的要求。传统的脉冲功率装置结构复杂，体积庞大，难以做到小型化和轻型化。
在某些应用领域，需要同时对多个甚至数十个不同的负载进行同步或顺序处理，如果采取一个负载对应一个脉冲功率装置的方法，将极大地增加脉冲功率装置的数量，增加各装置间的协调难度，进而影响工作质量，增加设备投资和生产成本。
因此，研发一种体积小，重量轻，机动灵活，能够对多个不同负载实现同步或顺序输出的脉冲功率装置，是面临的一项紧迫的任务。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种多路输出脉冲功率装置，解决了传统技术方法中一套脉冲功率装置只能向一个负载输出能量的方式，实现了一套装置向多个不同负载同步或顺序输出，并且向不同负载输出的功率可变，输出的时延可调。该装置体积小、重量轻，用途广泛，输出功率可达数百兆瓦以上。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种多路输出脉冲功率装置，包括壳体，壳体由隔板分为两层，上层设置高压直流电源，另一侧设置有多个可控气体火花开关，高压直流电源与可控气体火花开关之间设有高压充电分配器，高压直流电源的输出端与高压充电分配器的输入端用高压屏蔽线连接，高压充电分配器的多个输出端通过高压屏蔽线连接到箱体下层对应的多个脉冲电容器的高压端，可控气体火花开关的地电极与壳体外壳上的高压输出端口相连；
所述的隔板为绝缘面板，绝缘面板双面喷涂导电金属漆，中间适当位置开有圆形和长条形孔口，供上下层之间走线用；
所述的壳体上部一侧设有电源输入口、通讯/控制接口和散热口，另一侧设有多个高压输出端口，下部设有电容器卡槽，电容器卡槽固定脉冲电容器；
所述的脉冲电容器的电容量可根据其对应的负载的功率要求进行调整；
所述的高压直流电源的输出端、高压充电分配器的输出端和输出端、可控气体火花开关的电极端、脉冲电容器的电极端等均为快接插结构，有利于装置的维护和调整；
所述的高压直流电源通过高压充电分配器对多个脉冲电容器顺序充电，每个脉冲电容器的高压端与一个可控气体火花开关的高压电极相连接，每个可控气体火花开关的地电极与对应的负载相连；
所述的脉冲电容器的外壳的两路高压屏蔽线分别连接高压充电分配器和可控气体火花开关，普通电线接负载回路；
所述的脉冲电容器的两个接插口用于电容器的串并联，另一个与可控气体火花开关连接用。
所述的脉冲电容器组中，每个电容器的电容量都可以根据其对应的负载的需要进行调整；脉冲电容器组中的电容器可以进行串并联组合，进而得到所需的电容量和功率输出。
所述的可控气体火花开关的触发顺序可以根据任务需要进行设置，可控气体火花开关的触发间隔可以根据任务需要进行设置。
所述的高压充电分配器和可控气体火花开关可以用控制器进行远程控制。
本发明的有益效果是：
与现有脉冲功率装置相比，本发明的整个脉冲功率装置外轮廓呈长方形体，长方体上层为高压直流电源、高压充电分配器、可控气体火花开关，下层为脉冲电容器组，这样能够充分利用空间，同时整台装置的结构简单，维护方便。在布置了5个4微法脉冲电容器、可实现5路输出的情况下，装置体积小于0.3立方米，重量小于100kg。
附图说明
图1是本发明的脉冲功率装置结构示意图。
图2是本发明中的壳体结构示意图。
图3是本发明中的脉冲电容器的排列示意图。
图4是本发明中的可控火花开关排列示意图。
图5是本发明中的脉冲脉冲电容器的端口结构示意图。
其中：1为壳体；2为高压直流电源；3为高压充电分配器；4为可控气体火花开关；5为脉冲电容器；6为高压输出端口；7为散热口；8为电源输入口；9为通讯/控制接口；10为电容器卡槽；11为隔板；12为外壳；13为高压屏蔽线；14为普通电线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步叙述。
如图1、4所示，一种多路输出脉冲功率装置，包括壳体1，其特征在于，壳体1由隔板11分为两层，上层设置高压直流电源2，另一侧设置有多个可控气体火花开关4，高压直流电源2与可控气体火花开关4之间设有高压充电分配器3，高压直流电源2的输出端与高压充电分配器3的输入端用高压屏蔽线13连接，高压充电分配器3的多个输出端通过高压屏蔽线13连接到箱体下层对应的多个脉冲电容器5的高压端，可控气体火花开关4的地电极与壳体1外壳上的高压输出端口6相连；
如图2所示，所述的隔板11为绝缘面板，绝缘面板双面喷涂导电金属漆，中间适当位置开有圆形和长条形孔口，供上下层之间走线用；
如图2所示，所述的壳体1上部一侧设有电源输入口8、通讯/控制接口9和散热口7，另一侧设有多个高压输出端口6，下部设有电容器卡槽10，电容器卡槽10固定脉冲电容器5；
所述的脉冲电容器的电容量可根据其对应的负载的功率要求进行调整；
如图3所示，所述的高压直流电源2的输出端、高压充电分配器3的输出端和输出端、可控气体火花开关4的电极端、脉冲电容器5的电极端等均为快接插结构，有利于装置的维护和调整；
所述的高压直流电源通过高压充电分配器对多个脉冲电容器顺序充电，每个脉冲电容器的高压端与一个可控气体火花开关的高压电极相连接，每个可控气体火花开关的地电极与对应的负载相连；
所述的脉冲电容器5的外壳12的两路高压屏蔽线13分别连接高压充电分配器3和可控气体火花开关4，普通电线14接负载回路；
如图5所示，所述的脉冲电容器5的两个接插口用于电容器的串并联，另一个与可控气体火花开关连接用。
所述的脉冲电容器5组中，每个电容器的电容量都可以根据其对应的负载的需要进行调整；脉冲电容器5组中的电容器可以进行串并联组合，进而得到所需的电容量和功率输出。
所述的可控气体火花开关4的触发顺序可以根据任务需要进行设置，可控气体火花开关4的触发间隔可以根据任务需要进行设置。
所述的高压充电分配器3和可控气体火花开关4可以用控制器进行远程控制。
如图1所示，输入电源为220V/50Hz普通市电，经高压直流电源变频、升压后得到所需的额定电压，再经脉冲电容器储能后，通过可控火花开关向多个负载输出功率。
外部壳体由普通金属材料制成，如图2所示，箱体内部空间的大小取决于内置的脉冲电容器数量和体积。壳体上部一侧设有普通电源接口、通讯/控制接口和散热口，另一侧设有多个高压输出端口，供连接负载用。壳体上的高压输出端均设计为快接插结构。壳体除了设置的普通电源输入接口、通讯/控制接口、散热口和高压输出端外，没有其他端口和凸起，其外形轮廓是整个装置的最大尺寸。
箱体内部上下层之间用绝缘面板隔开，绝缘面板双面喷涂导电金属漆，中间适当位置开有圆形和长条形孔口，供上下层之间走线用。
首先，一体式高压直流电源作为一个模块设置在箱体上层的一侧，另一侧并排设置多个可控气体火花开关，高压充电分配器设置在高压直流电源和可控气体火花开关的中间。高压直流电源的输出端与高压充电分配器的输入端用高压屏蔽线连接，高压充电分配器的多个输出端通过高压屏蔽线连接到箱体下层对应的多个脉冲电容器的高压端。可控气体火花开关的地电极与箱体外壳上的高压输出端口相连。
其次，脉冲电容器组设置在箱体的下层，每个脉冲电容器的电容量可根据其对应的负载的功率要求进行调整，脉冲电容器通过可控火花开关与负载对应，脉冲电容器的高压端与对应的可控气体火花开关的高压电极之间用高压屏敝线连接。每个脉冲电容器放置在宽度可调的卡槽中。
再次，高压直流电源的输出端、高压充电分配器的输出端和输出端、可控气体火花开关的电极端、脉冲电容器的电极端等均为快接插结构，有利于装置的维护和调整。
可控气体火花开关的地电极与壳体外壳上的高压输出端口相连，由一个高压直流电源通过高压充电分配器同时给多个脉冲电容器充电，脉冲电容储能充到设定储能时，通过可控气体火花开关地电极与对应的负载按设定的间隔，顺序释放。该装置体积小，重量轻，成本低，维护简便，适用范围广。

Claims (4)

1.一种多路输出脉冲功率装置，包括壳体（1），其特征在于，壳体（1）由隔板（11）分为两层，上层设置高压直流电源（2），另一侧设置有多个可控气体火花开关（4），高压直流电源（2）与可控气体火花开关（4）之间设有高压充电分配器（3），高压直流电源（2）的输出端与高压充电分配器（3）的输入端用高压屏蔽线（13）连接，高压充电分配器（3）的多个输出端通过高压屏蔽线（13）连接到箱体下层对应的多个脉冲电容器（5）的高压端，可控气体火花开关（4）的地电极与壳体（1）外壳上的高压输出端口（6）相连；
所述的隔板（11）为绝缘面板，绝缘面板双面喷涂导电金属漆，中间适当位置开有圆形和长条形孔口，供上下层之间走线用；
所述的壳体（1）上部一侧设有电源输入口（8）、通讯/控制接口（9）和散热口（7），另一侧设有多个高压输出端口（6），下部设有电容器卡槽（10），电容器卡槽（10）固定脉冲电容器（5）；
所述的脉冲电容器的电容量可根据其对应的负载的功率要求进行调整；
所述的高压直流电源（2）的输出端、高压充电分配器（3）的输出端和输出端、可控气体火花开关（4）的电极端、脉冲电容器（5）的电极端等均为快接插结构，有利于装置的维护和调整；
所述的高压直流电源通过高压充电分配器对多个脉冲电容器顺序充电，每个脉冲电容器的高压端与一个可控气体火花开关的高压电极相连接，每个可控气体火花开关的地电极与对应的负载相连；
所述的脉冲电容器（5）的外壳（12）的两路高压屏蔽线（13）分别连接高压充电分配器（3）和可控气体火花开关（4），普通电线（14）接负载回路；
所述的脉冲电容器（5）的两个接插口用于电容器的串并联，另一个与可控气体火花开关连接用。
2.根据权利要求1所述的一种多路输出脉冲功率装置，其特征在于，所述的脉冲电容器（5）组中，每个电容器的电容量都根据其对应的负载的需要进行调整；脉冲电容器（5）组中的电容器进行串并联组合，进而得到所需的电容量和功率输出。
3.根据权利要求1所述的一种多路输出脉冲功率装置，其特征在于，所述的可控气体火花开关（4）的触发顺序根据任务需要进行设置，可控气体火花开关（4）的触发间隔根据任务需要进行设置。
4.根据权利要求1所述的一种多路输出脉冲功率装置，其特征在于，所述的高压充电分配器（3）和可控气体火花开关（4）用控制器进行远程控制。
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