本发明专利技术涉及快放电直线型变压器，具体涉及一种多级串联共用腔体的FLTD模块结构及其触发方法，用于解决现有多个串联共用腔体的FLTD模块组结构各触发支路产生的高电压脉冲需要从接地腔体引出再引入到下游模块组，容易导致绝缘故障的不足之处。该多级串联共用腔体的FLTD模块结构包括位于外腔体内的M个串联的FLTD模块组，每个FLTD模块组包括N个串联的FLTD模块单元，每个FLTD模块单元初级激磁回路和充电回路采用多个分立导体柱构成，M个串联的FLTD模块组只需要外部引入1路触发脉冲，即可实现M个串联的FLTD模块组按一定时序触发闭合。同时，本发明专利技术公开一种多级串联共用腔体的FLTD模块结构的触发方法。FLTD模块结构的触发方法。FLTD模块结构的触发方法。
【技术实现步骤摘要】
一种多级串联共用腔体的FLTD模块结构及其触发方法
[0001]本专利技术涉及快放电直线型变压器，具体涉及一种多级串联共用腔体的FLTD模块结构及其触发方法。
技术介绍
[0002]快放电直线型变压器(简称FLTD)被国内外公认为是下一代最有前景的驱动源新技术，FLTD不需要脉冲压缩，低电感电容器从直流充电经过一级开关放电直接获得前沿60ns～300ns的高功率脉冲，在Z箍缩惯性约束聚变(ICF)/聚变能源(IFE)、闪光照相、材料等熵压缩(ICE)、强激光等领域具有广泛应用前景。要实现Z箍缩ICF/IFE要求的数十MA电流和PW级峰值功率，需要电压数兆伏的数十至上百路TW级FLTD并联，每路FLTD由数十级输出电流约1MA的FLTD模块串联。FLTD将传统电容储能多级压缩路线的单路高达数TW的超高功率开关与脉冲形成单元，化整为零为数千个GW级支路并联同步、串联按时序放电，利用电磁感应，次级实现功率传输叠加，显著降低了单个开关功率要求，但随之而来的问题是输出数十MA电流的大型FLTD含有数十万个GW级放电支路，每个支路都需要按时序触发。
[0003]基于FLTD技术，现有多个输出电流数十MA的驱动源的概念设计方案，如2015年美国圣地亚国家实验室(SNL)Stygar提出的用于高产额ICF的电流65MA、前沿113ns的FLTD型Z箍缩驱动源概念设计Z
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800，共90路并联，每路60级串联，次级采用水线，每级30支路并联(支路峰值功率5GW)。每个FLTD模块需4路前沿约25ns、幅值100kV触发脉冲，共需21600路快前沿触发脉冲，并且要求按时序到达各级模块，这对触发系统提出严峻挑战，其触发系统甚至比FLTD脉冲源还复杂，成为FLTD技术工程应用的瓶颈和国际性难题。
[0004]针对常规独立腔体多级串联大型LTD触发难题，中国专利CN105187031A公开了一种多级串联共用腔体的新LTD模块结构及其触发方法，多级串联模块共用腔体，仅需引入一组充电电缆和一路外触发脉冲，每级模块由一个触发支路和多个主放电支路组成；基于触发支路与角向线实现同级模块所有支路同步放电，外部引入的一路电脉冲引入共用腔体，经高压延时传输线依次触发上游数级触发支路，下游级需要的一路触发脉冲从上游相应位置的触发支路引出，但上述专利技术单路数十级串联FLTD仍由多个共用腔体模块组串联，下游模块组需要的一路触发脉冲由上游相应位置串联模块的触发支路引出并穿过外腔体。由于多个串联共用腔体的模块组外腔体为地电位，触发支路产生的高电压脉冲(约200kV)从接地腔体引出再引入到下游模块组，容易发生绝缘故障。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是解决现有多个串联共用腔体的FLTD模块组结构各触发支路产生的高电压脉冲需要从接地腔体引出再引入到下游模块组，容易导致绝缘故障的不足之处，而提供一种多级串联共用腔体的FLTD模块结构及其触发方法。
[0006]为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本专利技术提供了如下技术解决方案：
[0007]一种多级串联共用腔体的FLTD模块结构，其特殊之处在于：包括一个共用的外腔
体，以及位于外腔体内的M个串联的FLTD模块组；
[0008]每个所述FLTD模块组包括N个串联的FLTD模块单元，每个所述FLTD模块单元包括上板、下板，以及位于在上板与下板之间且由内向外沿径向依次设置的中部磁芯、环状绝缘子、P个支路和P个分立导体柱；所述P个支路和P个分立导体柱分别同轴均布在上板与下板之间的不同圆周上，P个支路包括1个触发支路和P
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1个主放电支路；所述触发支路依次通过角向传输线、金属触发环、隔离电感或隔离电阻与P
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1个主放电支路相连；所述角向传输线位于环状绝缘子中，所述金属触发环位于环状绝缘子外侧凹槽内；M、N、P均为大于等于2的整数；
[0009]所述FLTD模块组的组内高压延时传输线从首端到末端依次均匀设置有N个连接点，N个连接点分别通过隔离电阻与各触发支路的气体开关相连；第一个FLTD模块组的组内高压延时传输线首端用于与外部触发电源连接；
[0010]第L个FLTD模块组第一个触发支路的输出端通过组间高压延时传输线与第L+1个FLTD模块组的组内高压延时传输线连接，1≤L≤M
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1。
[0011]进一步地，所有FLTD模块组的组内高压延时传输线末端连接有与该组内高压延时传输线阻抗相等的电阻到地，防止触发脉冲反射，使引入到组内各触发支路的气体开关的触发电脉冲近似相同。
[0012]进一步地，相邻两个所述FLTD模块单元之间的组内高压延时传输线的电气长度与其中上游FLTD模块单元的次级电脉冲传输电气长度相同。
[0013]进一步地，还包括用于调节每个触发支路开关内部气压的气压调节系统。
[0014]同时，本专利技术提供一种多级串联共用腔体的FLTD模块结构的触发方法，其特殊之处在于，采用上述多级串联共用腔体的FLTD模块结构，包括如下步骤：
[0015]步骤1、由触发电源产生的触发脉冲输入通过组内高压延时传输线依次输入第一个FLTD模块组各触发支路；同时，第L个FLTD模块组第一个触发支路的触发脉冲依次通过组间高压延时传输线和组内高压延时传输线输入第L+1个FLTD模块组各触发支路；
[0016]步骤2、每个FLTD模块单元触发支路的触发脉冲输入该FLTD模块单元的P
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1个主放电支路，实现每个FLTD模块单元所有支路同步触发，M个串联的FLTD模块组按一定时序触发闭合。
[0017]进一步地，所述步骤2还包括：通过调节所有FLTD模块组各触发支路的气体开关气压改变触发支路开关工作系数，从而调节串联FLTD模块组之间的触发时序系数，实现输出电流脉冲前沿和幅值的调控整形；所述触发时序系数为各FLTD模块单元的触发支路的气体开关从施加触发脉冲到开关闭合之间的延时除以电脉冲在该FLTD模块单元次级和初级传输时间差；
[0018]进一步地，所述触发时序系数为0.6～1.6。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020](1)本专利技术一种多级串联共用腔体的FLTD模块结构，包括位于外腔体内的M个串联的FLTD模块组，每个FLTD模块组包括N个串联的FLTD模块单元，每个FLTD模块单元初级激磁回路和充电回路采用多个分立导体柱构成，避免了高压充电电缆和触发电缆多次穿过接地腔体的高电压绝缘问题，M个串联的FLTD模块组只需要外部引入1路触发脉冲，即可实现M个串联的FLTD模块组按一定时序触发闭合，解决单路TW级FLTD数千只GW级气体开关时序触发
难题。
[0021](2)本专利技术一种多级串联共用腔体的FLTD模块结构，采用多个分立导体柱代替常规多级串联LTD模块整体圆柱筒，实现了单路所有串联级共用同一腔体，相较于数级串联模块共用外腔体，避免了需要从上游触发支路产生的电脉冲需要从接地腔体引出再引入到下游模块组而本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多级串联共用腔体的FLTD模块结构，其特征在于：包括一个共用的外腔体(1)，以及位于外腔体(1)内的M个串联的FLTD模块组(2)；每个所述FLTD模块组(2)包括N个串联的FLTD模块单元(3)；每个所述FLTD模块单元(3)包括上板(31)、下板(32)，以及位于在上板(31)与下板(32)之间且由内向外沿径向依次设置的中部磁芯(33)、环状绝缘子(34)、P个支路和P个分立导体柱(37)；所述P个支路和P个分立导体柱(37)分别同轴均布在上板(31)与下板(32)之间的不同圆周上，P个支路包括1个触发支路(35)和P
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1个主放电支路(36)；所述触发支路(35)依次通过角向传输线(38)、金属触发环(39)、隔离电感或隔离电阻与P
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1个主放电支路(36)相连；所述角向传输线(38)位于环状绝缘子(34)中，所述金属触发环(39)位于环状绝缘子(34)外侧凹槽内；M、N、P均为大于等于2的整数；所述FLTD模块组(2)的组内高压延时传输线(41)从首端到末端依次均匀设置有N个连接点，N个连接点分别通过隔离电阻与各触发支路(35)的气体开关相连；第一个FLTD模块组(2)的组内高压延时传输线(41)首端用于与外部触发电源连接；第L个FLTD模块组(2)第一个触发支路(35)的输出端通过组间高压延时传输线(42)与第L+1个FLTD模块组的组内高压延时传输线(41)连接，1≤L≤M
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1。2.根据权利要求1所述的一种多级串联共用腔体的FLTD模块结构，其特征在于：所有FLTD模块组(2)的组内高压延时传输线(41)末端连接有与该组内高压延时传输线(41)阻抗相等的电阻到地。3.根据权利要求2所述的一种多级串联共用腔体的FLTD模块结构，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙凤举，王志国，姜晓峰，邱爱慈，魏浩，降宏瑜，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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