一种紧凑型高压可控Marx发生器制造技术

本发明专利技术公开了一种紧凑型高压可控Marx发生器，包括充电电源、充电电阻、球间隙触发开关、耐压电容组、（N‑1）个电容、（N‑1）个火花开关、2N个电阻及陡化间隙，其中所述充电电阻、球间隙触发开关、耐压电容组、电容、火花开关及电阻均设置于密封的金属圆筒内，且该密封的金属圆筒内填充有液态氮和六氟化硫的混合气体，所述陡化间隙用于输出陡峭前沿高压脉冲。上述紧凑型高压可控Marx发生器可靠性高、体积小、脉冲高压前沿陡峭、造价低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种脉冲功率
，特别涉及一种紧凑型高压可控Marx发生器。
技术介绍
脉冲功率技术是研究强电脉冲功率放大的技术，它以较低功率在较长的时间内储存电场或磁场能量，然后借助于各种开关进行快速能量切换、脉冲压缩、功率放大，在很短时间内将脉冲电磁能量释放到特定的负载上，也就是说将脉冲能量在时间尺寸上进行压缩，以获得在极短时间内的高峰值功率输出。高功率脉冲技术中，作为初级能源大多采用Marx发生器，Marx发生器能在较低的充电电压下，通过并联充电、串联放电的方式，产生兆伏量级的高压脉冲信号。俄罗斯开发出的SINUS和RADAN系列产品在高功率脉冲技术方面的发展有着巨大的贡献。然而，由于一般的Marx发生器产生的脉冲电压极高，容易导致脉冲电容特别是与参考大地连接的电容承受极高的过电压脉冲而击穿，降低了Marx发生器整体的可靠性，威胁着它的安全。Marx发生器的另外一个瓶颈是脉冲前沿陡度不易保证、各间隙的点火动作也不容易同步。而且随着技术及应用需求的发展，脉冲功率系统除了满足输出电压、功率等基本的要求以外，还对其体积和重量提出了更高的要求。因此，设计小型、轻量化Marx装置、提高其可靠性、保证脉冲前沿陡度，是Marx发生器的发展方向。
技术实现思路
针对当前Marx发生器整体可靠性不高、脉冲前沿陡度不易保证、小型化、轻量化等的要求，本专利技术所提供的一种紧凑型高压可控Marx发生器。此Marx发生器，包括充电电源、充电电阻、球间隙触发开关、耐压电容组、（N-1）个电容、（N-1）个火花开关、2N个电阻及陡化间隙，其中所述充电电阻、球间隙触发开关、耐压电容组、电容、火花开关及电阻均设置于密封的金属圆筒内，且该密封的金属圆筒内填充有液态氮和六氟化硫的混合气体；所述充电电源与充电电阻的一端相连，所述充电电阻的另一端通过耐压电容组接地，所述充电电阻与耐压电容组之间的节点还依次通过第一至第（N-1）电阻与第N电阻的一端相连，每两相邻的电阻之间的节点依次通过一电容及一电阻后接地，所述球间隙触发开关的两端分别连接于第一电阻与充电电阻之间的节点以及第一电容与第（N+1）电阻之间的节点，第一火花开关与球间隙触发开关并联连接，第二火花开关的两端分别连接于第二电阻与第一电阻之间的节点以及第二电容与第（N+2）电阻之间的节点，第（N-1）火花开关的两端分别连接于第N电阻与第（N-1）个电阻之间的节点以及第N电容与第2N电阻之间的节点，所述第N电阻与第（N-1）电容之间的节点连接于陡化间隙的一端，所述陡化间隙的另一端用于输出高压脉冲。进一步的，所述紧凑型高压可控Marx发生器还包括高压二极管，所述高压二极管连接于充电电源和充电电阻之间，其中所述高压二极管的一端与充电电源相连，所述高压二极管的另一端与充电电阻相连。进一步的，所述紧凑型高压可控Marx发生器还包括第一高压套管，所述充电电阻与高压二极管之间的连线上套设有第一高压套管，且所述第一高压套管的部分位于金属圆筒的内部，另一部分位于金属圆筒的外部。进一步的，所述紧凑型高压可控Marx发生器还包括第二高压套管，所述陡化间隙的另一端通过第二高压套管输出高压脉冲，所述第二高压套管的部分位于金属圆筒的内部，另一部分位于金属圆筒的外部。进一步的，所述紧凑型高压可控Marx发生器还包括稳压电容，所述陡化间隙的另一端还通过所述稳压电容接地，所述稳压电容位于金属圆筒的外部。其中，所述耐压脉冲电容组与（N-1）个电容通过绝缘卡扣固定于电容支撑板之上并呈一字型排布，且所述耐压脉冲电容组和所述（N-1）个电容为同轴结构排布。其中，所述球间隙触发开关与所述（N-1）个火花开关呈并联关系且处于同一光路上。其中，所述球间隙触发开关为可控触发。其中，所述电容支撑板及绝缘隔板均采用聚四氟乙烯绝缘材料制成，所述密封的金属圆筒采用钢材料制成。进一步的，所述紧凑型高压可控Marx发生器还包括一位于金属圆筒内部的绝缘板，所述绝缘板将整个金属圆筒分为上下两部分，所述（N-1）个火花开关及球间隙触发开关均位于上部，且所述液态氮和六氟化硫只被注入到密封金属圆筒的上部。本专利技术所述的一种紧凑型高压可控Marx发生器，其将第一级电容设置为耐压电容组，有效的提高了整个Marx发生器的耐压能力和整体稳定性。同时，将所述球间隙触发开关和第一级火花开关设置为并联连接，可在运行时使用球间隙触发开关控制整个Marx发生器的开启，不仅可有效控制Marx发生器的放电并且降低了整个发生器内的火花开关的损耗，分摊冲击电流，进而得以提高整个发生器的耐用性和稳定性。另外，所述金属圆筒的内部填充有液态氮和SF6的混合气体，线路的分布电阻很小，灭弧效果极好，由于液态氮的存在使得击穿强度极高，球间隙很短，分布电感小，进而可使得整个发生器所产生的输出高压脉冲的陡度跟大。且，本专利技术中，所述若干火花开关处于同一光路上，可使得火花在放电后所产生的紫外线能对下一级火花开关产生预导通的效果，有助于整个Marx发生器的快速导通。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1是本专利技术一种紧凑型高压可控Marx发生器的较佳实施方式的示意图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施进行详细的描述。图1为本专利技术所述一种紧凑型高压可控Marx发生器的较佳实施方式的示意图，所述紧凑型高压可控Marx发生器的较佳实施方式包括充电电源V、高压二极管D1、第一高压套管2及第二高压套管20、充电电阻R01、球间隙触发开关G1、耐压电容组6、若干电容、若干火花开关、若干电阻、陡化间隙9及稳压电容C20，其中所述充电电阻R01、球间隙触发开关G1、耐压电容组6、若干电容、若干火花开关及若干电阻均设置于密封的金属圆筒8内，且该密封的金属圆筒8内填充有液态氮和六氟化硫（SF6）的混合气体。所述充电电源V与高压二极管D1的阳极相连，所述高压二极管D1的阴极与充电电阻R01的一端相连，所述充电电阻R01与高压二极管D1之间的连线上套设有第一高压套管2，且所述第一高压套管2的部分位于金属圆筒8的内部，另一部分位于金属圆筒8的外部。当然其他实施方式中，亦可将充电电源V与高压二极管D1的阴极相连，所述高压二极管D1的阳极则与充电电阻R01相连。所述充电电阻R01的另一端通过耐压电容组6接地，本实施方式中，所述耐压电压组6包括电容C11~C14，所述电容C11的一端连接于充电电阻R01上远离高压二极管D1的一端，所述电容C11的另一端通过电容C12接地，所述电容C13的一端亦连接于充电电阻R01上远离高压二极管D1的一端，所述电容C13的另一端通过电容C14接地，所述电容C11与电容C12之间的节点连接于电容C13与电容C14之间的节点。当然，其他实施方式中，所述耐压电压组6亦可包括其他数量的电容。所述充点电阻R01与电容C11之间的节点还依次通过电阻R11、R12、R13...与R1n的一端相连，所述电阻R11与电阻R12之间的节点依次通过电容C2及电阻R21后接地，所述电阻R12与电阻R13之间的节点依次通过电容C3与电阻R22连接于电容C2与电阻R21之间的节点，以此类推，电阻R1n依次通过电容Cn及电阻R2n连接于电容Cn-1与电阻R2(n-1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紧凑型高压可控Marx发生器，其特征在于：包括充电电源、充电电阻、球间隙触发开关、耐压电容组、（N‑1）个电容、（N‑1）个火花开关、2N个电阻及陡化间隙，其中所述充电电阻、球间隙触发开关、耐压电容组、电容、火花开关及电阻均设置于密封的金属圆筒内，且该密封的金属圆筒内填充有液态氮和六氟化硫的混合气体；所述充电电源与充电电阻的一端相连，所述充电电阻的另一端通过耐压电容组接地，所述充电电阻与耐压电容组之间的节点还依次通过第一至第（N‑1）电阻与第N电阻的一端相连，每两相邻的电阻之间的节点依次通过一电容及一电阻后接地，所述球间隙触发开关的两端分别连接于第一电阻与充电电阻之间的节点以及第一电容与第（N+1）电阻之间的节点，第一火花开关与球间隙触发开关并联连接，第二火花开关的两端分别连接于第二电阻与第一电阻之间的节点以及第二电容与第（N+2）电阻之间的节点，第（N‑1）火花开关的两端分别连接于第N电阻与第（N‑1）个电阻之间的节点以及第N电容与第2N电阻之间的节点，所述第N电阻与第（N‑1）电容之间的节点连接于陡化间隙的一端，所述陡化间隙的另一端用于输出高压脉冲。

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型高压可控Marx发生器，其特征在于：包括充电电源、充电电阻、球间隙触发开关、耐压电容组、（N-1）个电容、（N-1）个火花开关、2N个电阻及陡化间隙，其中所述充电电阻、球间隙触发开关、耐压电容组、电容、火花开关及电阻均设置于密封的金属圆筒内，且该密封的金属圆筒内填充有液态氮和六氟化硫的混合气体；所述充电电源与充电电阻的一端相连，所述充电电阻的另一端通过耐压电容组接地，所述充电电阻与耐压电容组之间的节点还依次通过第一至第（N-1）电阻与第N电阻的一端相连，每两相邻的电阻之间的节点依次通过一电容及一电阻后接地，所述球间隙触发开关的两端分别连接于第一电阻与充电电阻之间的节点以及第一电容与第（N+1）电阻之间的节点，第一火花开关与球间隙触发开关并联连接，第二火花开关的两端分别连接于第二电阻与第一电阻之间的节点以及第二电容与第（N+2）电阻之间的节点，第（N-1）火花开关的两端分别连接于第N电阻与第（N-1）个电阻之间的节点以及第N电容与第2N电阻之间的节点，所述第N电阻与第（N-1）电容之间的节点连接于陡化间隙的一端，所述陡化间隙的另一端用于输出高压脉冲。2.如权利要求1所述的紧凑型高压可控Marx发生器，其特征在于：还包括高压二极管，所述高压二极管连接于充电电源和充电电阻之间，其中所述高压二极管的一端与充电电源相连，所述高压二极管的另一端与充电电阻相连。3.如权利要求2所述的紧凑型高压可控Marx发生器，其特征在于：还包括第一高压套管，所述充电电阻与高压二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：古亮，陈龙，陈新岗，贺娟，孙军，蒋新，尹泽龙，朱革，李山，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50