一种高重频固态脉冲功率源集成样机装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高重频固态脉冲功率源集成样机装置，包括绝缘机架、绝缘封板、开关模块和固态脉冲形成模块；绝缘机架的各个面上通过绝缘螺钉安装绝缘封板；绝缘封板包括前封板，前封板上固定安装开关模块，开关模块包括若干个独立高功率固态开关安装及液流通道子区域和安装在基板上的高功率固态开关；安装绝缘封板和固态开关基板分别由绝缘螺钉与全绝缘机架相连接。固态开关基板前端设计高功率固态开关安装及液流集中散热区域结构；开关模块上安装液流通道，高功率固态开关的上下两端独立设置液流管道；绝缘机架上设置有模块安装滑槽。本发明专利技术固态脉冲形成模块采用堆栈型安装结构，电场分布均匀；电子氟化液作为工作介质，提高了器件的散热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高重频固态脉冲功率源集成样机装置
本专利技术涉及高重复频率固态脉冲
，具体涉及高重频固态脉冲功率源集成样机装置的设计。
技术介绍
高重复频固态脉冲功率技术广泛用于科研、高新技术研究等众多领域。近年来，脉冲功率技术发展迅速，日益成熟，成为我国物理研究中的关键技术之一。但是，现今大多数高功率脉冲源仍然依赖去离子水、变压器油等材料为储能或绝缘介质，部分系统虽具备一定的重复频率运行能力，但是未能根本性地摆脱体积庞大、可维护性差等缺陷，严重制约脉冲功率技术及其相关技术的发展。科研、高新技术研究等对固体脉冲功率源提出了包括高重复频率、小型化、长寿命、良好的环境适应性和机动性等实用化要求，现有脉冲功率源的技术水平将严重制约高新技术和物理研究等相关技术的发展。本专利技术提出了一种全新的系统设计理念，实现了大功率固体开关、高储能密度固态脉冲形成线等固态脉冲功率关键器件的集成及模块化，成功研制出一种用于紧凑型固态脉冲功率源集成样机的装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于实现大功率固体开关、高储能密度固态脉冲形成线等固态脉冲功率关键器件的集成及模块化，设计出固态脉冲功率源集成样机装置，实现固态脉冲功率源的小型化、高重频等目标。拓展固态脉冲功率技术的应用范围。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高重频固态脉冲功率源集成样机装置，包括绝缘机架、绝缘封板、开关模块和固态脉冲形成模块；绝缘机架的各个面上通过绝缘螺钉安装绝缘封板；绝缘封板包括前封板，前封板上固定安装开关模块，开关模块包括若干个独立高功率固态开关安装及液流通道子区域和安装在基板上的高功率固态开关；开关模块包括若干个独立高功率固态开关安装及液流通道子区域和安装在基板上的高功率固态开关；安装绝缘封板和固态开关基板分别由绝缘螺钉与全绝缘机架相连接。固态开关基板前端设计高功率固态开关安装及液流集中散热区域结构；开关模块上安装液流通道，高功率固态开关的上下两端独立设置液流管道，每个高功率固态开关对应设置两个液流通道；绝缘机架上设置有模块安装滑槽，固态脉冲形成模块安装在模块安装滑槽上。作为优选方式，绝缘机架包括左框架、中部横梁和右框架；左框架和右框架分别通过绝缘螺钉与中部横梁固定。作为优选方式，左框架和右框架均为矩形，中部横梁为四根；左框架、中部横梁和右框架组成的绝缘机架为长方体结构。作为优选方式，固态脉冲形成模块包括高功率脉冲形成线、充电电感和支撑电感。高功率脉冲形成线、充电电感和支撑电感三部分采用一体化设计理念，形成紧凑型固态脉冲形成模块。作为优选方式，中部横梁上等间距分布20个模块安装滑槽。20个紧凑型固态脉冲形成模块采用堆栈型结构分别安装在20个模块安装滑槽内。作为优选方式，固态开关基板前端设计的高功率固态开关安装及液流集中散热区域，开关模块上设置抽拉式卡位隔板，抽拉式卡位隔板隔离出20个尺寸为60mm×27mm×13mm的独立高功率固态开关安装及液流通道子区域。20级高功率固态开关采用并联散热方式。作为优选方式，绝缘机架上设置密封槽，密封槽用于安装密封条。全绝缘机架的六个面上设计机架密封结构。作为优选方式，液流通道里面的介质为电子氟化液。利用电子氟化液作为工作介质，对发热器件进行冷却，提高了器件的散热效率。作为优选方式，高功率固态开关与绝缘机架内安装的固态脉冲形成模块分别通过铜条连接，构成有效电连接。作为优选方式，设置20级高功率固态开关和20级固态脉冲形成模块，每个高功率固态开关对应设置一个固态脉冲形成模块，高功率固态开关与固态脉冲形成模块通过铜条连接。通过铜条连接，构成有效电连接。本专利技术的有益效果是：1)固态脉冲功率源集成样机装置的整体设计遵循一体化和高集成度的设计理念。其中，紧凑型固态脉冲形成模块采用堆栈型安装结构，增加高压沿面距离，电场分布更均匀。样机装置以电子氟化液作为工作介质，提高了器件的散热效率。研制出体积较小、质量较轻的固态脉冲功率源集成样机装置。2)遵循模块化设计原则，实现各模块之间相对独立的结构，有利于固态脉冲功率集成样机各部件的维护保养，大幅度提升了样机的使用和拆装效率。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术绝缘机架的结构示意图；图3为固态脉冲形成模块的结构示意图；图中，1-前封板，2-开关模块，3-高功率固态开关，4-液流通道，5-抽拉式卡位隔板，6-铜条，7-固态脉冲形成模块，7.1-高功率脉冲形成线，7.2-充电电感，7.3-支撑电感，8-绝缘机架，8.1-模块安装滑槽，8.2-密封槽。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，一种高重频固态脉冲功率源集成样机装置，包括绝缘机架8、绝缘封板、开关模块2和固态脉冲形成模块7；绝缘机架8的各个面上通过绝缘螺钉安装绝缘封板；绝缘封板包括前封板1，前封板1上固定安装开关模块2，开关模块3包括若干个(优选20个)独立高功率固态开关安装及液流通道子区域和安装在基板上的高功率固态开关3；安装绝缘封板和固态开关基板分别由绝缘螺钉与全绝缘机架8相连接。固态开关基板前端设计高功率固态开关3安装及液流集中散热区域结构；开关模块2上安装液流通道4，高功率固态开关3的上下两端独立设置液流管道，每个高功率固态开关3对应设置两个液流通道4；有效控制绝缘介质的液流速度和时间。绝缘机架8上设置有模块安装滑槽8.1，固态脉冲形成模块7安装在模块安装滑槽8.1上。在一个优选实施例中，绝缘机架8包括左框架、中部横梁和右框架；左框架和右框架分别通过绝缘螺钉与中部横梁固定。在一个优选实施例中，左框架和右框架均为矩形，中部横梁为四根；左框架、中部横梁和右框架组成的绝缘机架8为长方体结构。如图2所示。在一个优选实施例中，固态脉冲形成模块7包括高功率脉冲形成线7.1、充电电感7.2和支撑电感7.3。高功率脉冲形成线7.1、充电电感7.2和支撑电感7.3三部分采用一体化设计理念，形成紧凑型固态脉冲形成模块7。安装在20个模块安装滑槽8.1里的一体化模块结构主要由高功率脉冲形成线7.1、充电电感7.2、支撑电感7.3三部分组成，采用系统设计理念，结合电磁场分布及耦合数值模拟分析，将三部分之间紧密配合，放置于同一空间中，形成160mm×172mm×27.5mm的紧凑型固态脉冲形成模块7，如图3所示。20个紧凑型固态脉冲形成模块7采用堆栈型结构分别安装在20个模块安装滑槽8.1内，增加高压沿面距离，不易产生电场畸变。在一个优选实施例中，中部横梁上等间距分布20个模块安装滑槽8.1。20个紧凑型固态脉冲形成模块7采用堆栈型结构分别安装在20个模块安装滑槽8.1内。20级紧凑型固态脉冲形成模块7发热功率低，采用冷却回路串联散热方式。在一个优选实施例中，固态开关基板前端或者前面设计高功率固态开关3安装及液流集中散热结构，采用热场分析对系统内温度场的分布进行模拟计算，据此设计冷却方式和冷却介质通道布局，确定该结构由抽拉式卡位隔板5分割而成：开关模块2上设置抽拉式卡位隔板5，抽拉式卡位隔板5隔离出20个尺寸为60mm×27mm×13mm的独立高功率固态开关3安装及液流通道4子区域。20级高功率固态开关3采用并联散热方式。在一个优选实施例中，绝缘机架8上设置密封槽8.2，密封本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高重频固态脉冲功率源集成样机装置，其特征在于：包括绝缘机架、绝缘封板、开关模块和固态脉冲形成模块；绝缘机架的各个面上通过绝缘螺钉安装绝缘封板；绝缘封板包括前封板，前封板上固定安装开关模块，开关模块包括若干个独立高功率固态开关安装及液流通道子区域和安装在基板上的高功率固态开关；开关模块上安装液流通道，高功率固态开关的上下两端独立设置液流管道；绝缘机架上设置有模块安装滑槽，固态脉冲形成模块安装在模块安装滑槽上。

【技术特征摘要】
1.一种高重频固态脉冲功率源集成样机装置，其特征在于：包括绝缘机架、绝缘封板、开关模块和固态脉冲形成模块；绝缘机架的各个面上通过绝缘螺钉安装绝缘封板；绝缘封板包括前封板，前封板上固定安装开关模块，开关模块包括若干个独立高功率固态开关安装及液流通道子区域和安装在基板上的高功率固态开关；开关模块上安装液流通道，高功率固态开关的上下两端独立设置液流管道；绝缘机架上设置有模块安装滑槽，固态脉冲形成模块安装在模块安装滑槽上。2.根据权利要求1所述的一种高重频固态脉冲功率源集成样机装置，其特征在于：绝缘机架包括左框架、中部横梁和右框架；左框架和右框架分别通过绝缘螺钉与中部横梁固定。3.根据权利要求2所述的一种高重频固态脉冲功率源集成样机装置，其特征在于：左框架和右框架均为矩形，中部横梁为四根；左框架、中部横梁和右框架组成的绝缘机架为长方体结构。4.根据权利要求1所述的一种高重频固态脉冲功率源集成样机装置，其特征在于：固态脉冲形成模块包括高功率脉冲形成线、充电电感和支撑电感。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝欣，栾崇彪，肖金水，李洪涛，黄宇鹏，谢卫平，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51