提供一种基于磁开关的多脉冲放电装置，包括高压发生器模块(101)、高压储能电容(102)、空气开关(103)、磁开关(104)、放电电阻(105)、电阻(106)、放电单元(107)。高压发生器模块(101)用于产生所需的直流高压；高压储能电容(102)与高压发生器模块(101)相并联；放电电阻(105)与高压储能电容(102)相并联；电阻(106)与放电单元(107)相并联，形成输出单元；空气开关(103)、磁开关(104)、输出单元依次相串联，空气开关(103)的前端接高压发生器模块(101)输出端，输出单元后端接高压发生器模块(101)负端。本发明专利技术利用磁开关具有的特殊非线性特性，使得脉冲放电呈现出强放电与弱放电两种模态，从而产生多脉冲放电。从而产生多脉冲放电。从而产生多脉冲放电。
【技术实现步骤摘要】
一种基于磁开关的多脉冲放电装置和方法
[0001]本专利技术涉及等离子体技术，具体涉及一种基于磁开关的多脉冲放电装置和方法。
技术介绍
[0002]等离子体作为物质的第四态，是一种很好的能量载体，被广泛用于流动控制、点火助燃领域。在大气压环境下，目前等离子体主要基于高压发生器产生高压击穿载气形成。研究已经表明，不同高压波形情况下，等离子体表现的特性存在很大差异，对于流动控制和点火助燃效果有重要影响。为此，设计各种类型的脉冲电源一直是研究的重点。
[0003]目前主要的脉冲电源都依赖于固态电子开关如IGBT、MOSFET工作。受限于固态开关的通流能力和工作特性，产生高频、大电流的脉冲高压具有较大困难，因此一般价格昂贵、体积较大。在实际流动控制和点火助燃使用中，轻便、高效一直是追求的目标，对电源的体积、重量都有很强的约束。受限于电源约束，目前很多在实验室内具有较好实验效果的点火助燃、流动控制技术都较难以在实际中应用。
[0004]综上所述，目前还缺乏有效的简便、可靠的多脉冲放电产生方法。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，针对目前缺乏有效的简便、可靠的多脉冲放电产生方法的现状，本专利技术提出一种基于磁开关的多脉冲放电装置，包括高压发生器模块101、高压储能电容102、空气开关103、磁开关104、放电电阻105、电阻106、放电单元107；其中
[0006]高压发生器模块101用于产生所需的直流高压；当系统输入为直流时，通过逆变升压整流产生直流高压；当系统输入为交流时，直接通过变压器升压后整流产生直流高压；
[0007]高压储能电容102为高压电容，与高压发生器模块101相并联；高压储能电容102用于储存脉冲放电能量，保证脉冲放电过程具有较高的能量密度，高压储能电容102的耐电压值高于直流高压的输出电压；
[0008]放电电阻105与高压储能电容102相并联，因此，也与高压发生器模块101相并联；放电电阻105用于关闭电源后释放电容储存能量，保证安全，其耐压值与高压储能电容102相同；
[0009]空气开关103用于保证稳定输出脉冲；
[0010]磁开关104由导线绕磁芯而成，非饱和状态下其电感值超过mH量级，饱和状态下其电感值减小80％以上；
[0011]电阻106为保证空气开关可靠工作，其耐压值与放电电阻105相同；
[0012]放电单元107为实际工作的点火器或流动控制激励腔；
[0013]电阻106与放电单元107相并联，形成输出单元；
[0014]空气开关103、磁开关104、输出单元依次相串联，空气开关103的前端接高压发生器模块101输出端，输出单元后端接高压发生器模块101负端。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，
[0016]高压发生器模块101的输出高压为3～20kV；
[0017]高压储能电容102的耐电压值5～30kV，电容值可选1nF～1uF；
[0018]放电电阻105的电阻值为100k～10MΩ；
[0019]空气开关103的电压范围为3～15KV；
[0020]电阻106的电阻值范围为1k～100kΩ。
[0021]在本专利技术的一个具体实施例中，
[0022]高压发生器模块101的输出高压为10kV；
[0023]高压储能电容102的耐电压值为15kV，电容值为0.1uF；
[0024]放电电阻105的电阻值为1MΩ；
[0025]空气开关103的电压范围为10kV；
[0026]电阻106的电阻值范围为10kΩ。
[0027]还提供一种基于磁开关的多脉冲放电装置的放电方法，包括下列步骤：
[0028]步骤1，充电储能阶段；此时高压发生器模块101输出高压给高压储能电容102充电，电容两端电压不断升高；
[0029]步骤2，空气开关103导通阶段；当电压达到空气开关103的响应电压时，空气开关103导通，气隙由绝缘状态转变为导通状态；
[0030]步骤3，磁开关104充磁阶段；此时磁开关104处于非饱和状态，呈现大电感状态，相当于开关断开，整个放电回路输出电流较小，放电单元107处于非工作状态，整个放电回路给磁开关104充磁；
[0031]步骤4，磁开关104导通阶段；当充磁阶段结束后，磁开关104将由非饱和状态转变为饱和状态，呈现小电感状态，相当于开关闭合，整个放电回路输出电流较大，放电单元107处于工作状态，此时放电单元107电流迅速增加，输出第一个脉冲；由于放电回路负载并非纯电阻，电流方向在放电过程中将发生改变；
[0032]重复步骤3、步骤4，直至高压储能电容102的能量耗尽。
[0033]本专利技术基于磁开关的多脉冲放电装置和方法，利用磁开关具有的特殊非线性特性，使得脉冲放电呈现出强放电与弱放电两种模态，从而产生多脉冲放电。
附图说明
[0034]图1为本专利技术一种基于磁开关的多脉冲放电装置的基本原理图；
[0035]图2为输出的多脉冲电流。
[0036]101-高压发生器模块
[0037]102-储能电容
[0038]103-空气开关
[0039]104-磁开关
[0040]105-放电电阻
[0041]106-电阻
[0042]107-放电单元
具体实施方式
[0043]为达到上述目的，本专利技术提供一种基于磁开关的多脉冲放电装置，其技术特点在于利用磁开关具有的非饱和、饱和两种状态模式，实现放电回路的高频关断，从而实现高频多脉冲放电。
[0044]参见图1，本专利技术的基于磁开关的多脉冲放电装置由高压发生器模块101、高压储能电容102、空气开关103、磁开关104、放电电阻105、电阻106、放电单元107组成。
[0045]高压发生器模块101用于产生所需的直流高压。当系统输入为直流时，可通过逆变升压整流产生直流高压；当系统输入为交流时，可直接通过变压器升压后整流产生直流高压。高压发生器模块101输出高压为3～20kV，优选10kV。高压发生器模块101例如可选用GLOW28720。
[0046]高压储能电容102由高压电容构成，与高压发生器模块101相并联。高压储能电容102用于储存脉冲放电能量，保证脉冲放电过程具有较高的能量密度，耐电压值需高于直流高压输出电压，可选5～30kV，优选15kV，电容值可选1nF～1uF，优选0.1uF。
[0047]放电电阻105与高压储能电容102相并联，因此，也与高压发生器模块101相并联。放电电阻105用于关闭电源后释放电容储存能量，保证安全，其耐压值与高压储能电容102相同，电阻值为100k～10MΩ，优选1MΩ。
[0048]空气开关103用于保证稳定输出脉冲，其电压范围为3～15KV，优选10kV。
[0049]磁开关104由导线绕磁芯而成，非饱和状态下其电感值需超过mH量级，饱和状本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于磁开关的多脉冲放电装置，其特征在于，该装置包括高压发生器模块(101)、高压储能电容(102)、空气开关(103)、磁开关(104)、放电电阻(105)、电阻(106)、放电单元(107)；其中高压发生器模块(101)用于产生所需的直流高压；当系统输入为直流时，通过逆变升压整流产生直流高压；当系统输入为交流时，直接通过变压器升压后整流产生直流高压；高压储能电容(102)为高压电容，与高压发生器模块(101)相并联；高压储能电容(102)用于储存脉冲放电能量，保证脉冲放电过程具有较高的能量密度，高压储能电容(102)的耐电压值高于直流高压的输出电压；放电电阻(105)与高压储能电容(102)相并联，因此，也与高压发生器模块(101)相并联；放电电阻(105)用于关闭电源后释放电容储存能量，保证安全，其耐压值与高压储能电容(102)相同；空气开关(103)用于保证稳定输出脉冲；磁开关(104)由导线绕磁芯而成，非饱和状态下其电感值超过mH量级，饱和状态下其电感值减小80％以上；电阻(106)为保证空气开关可靠工作，其耐压值与放电电阻(105)相同；放电单元(107)为实际工作的点火器或流动控制激励腔；电阻(106)与放电单元(107)相并联，形成输出单元；空气开关(103)、磁开关(104)、输出单元依次相串联，空气开关(103)的前端接高压发生器模块(101)输出端，输出单元后端接高压发生器模块(101)负端。2.如权利要求1所述的多脉冲放电装置，其特征在于高压发生器模块(101)的输出高压为3～20kV；高压储能电容(102)的耐电压值5...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴云，张志波，贾敏，崔巍，宋慧敏，金迪，梁华，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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