[發明專利]帶刀口紫外線預電離的軌道開關及其觸發電路

有效

• 申請號: 201510023271.3
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN104617489B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 楊蘭均;鄧鑫;肖磊;劉瞻;王鵬程
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01T2/02
• 分類號: H01T2/02;H01T1/22;H01T15/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明涉及氣體放電開關及其觸發電路，特別涉及一種可用于快前沿直線脈沖變壓器驅動源(FLTD)、X-Pinch等脈沖功率裝置的帶刀口紫外線預電離的軌道開關及其觸發電路。

背景技術

氣體開關作為一種常用的脈沖功率開關，具有工作電壓高、傳導電流大、觸發抖動低、造價低等優點，因此在高電壓電工技術領域和脈沖功率技術領域中得到了廣泛的應用。

作為高功率脈沖源的典型代表，快前沿直線脈沖變壓器驅動源(FLTD)、X-Pinch等裝置對氣體開關的電感、觸發抖動、通流能力、壽命提出了更高的要求。然而，目前使用的氣體開關很難同時實現開關的低電感、低抖動、大通流能力和長壽命。尤其是在大電流下，隨著開關放電次數的增加，開關的電感、抖動會逐漸增大，直至不能滿足脈沖功率源的要求。

軌道開關由于能夠實現多通道放電，因此減小了單個通道的電流密度，能夠有效地降低開關電感、提高開關壽命，并能夠將開關的抖動控制在較理想的范圍內。

紫外線預電離技術能夠降低開關的擊穿電壓，減小開關擊穿電壓的分散性，有助于減小開關的擊穿抖動，因此被廣泛的應用于脈沖功率的開關中。

刃-刃電極、刃-棒電極在擊穿的過程中能夠較早的產生電暈，為間隙擊穿提供充足的有效電子，因此能夠有效地降低開關的擊穿延時、擊穿抖動，并且在一定條件下能夠形成較多的放電通道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種帶刀口紫外線預電離的軌道開關及其觸發電路。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種帶刀口紫外線預電離的軌道開關，該軌道開關包括上電極、下電極以及觸發電極，上、下電極對稱設置于觸發電極的兩側，觸發電極包括兩個相對設置的刀口電極，兩個刀口電極的截面為刀刃形，刀刃形的刀口部分為頂角小于45度的等腰三角形，兩個刀口電極間留有0.5mm～2mm的間隙，上、下電極分別與所述間隙相對。

所述軌道開關還包括帶有開口的絕緣固定腔以及用于封閉所述開口的絕緣蓋板，兩個刀口電極以及上電極和下電極均設置于絕緣固定腔內，兩個刀口電極以及下電極通過導電螺絲固定在絕緣固定腔內壁上，上電極通過導電螺絲固定在絕緣蓋板上，絕緣蓋板通過絕緣螺絲與絕緣固定腔相連。

所述上電極與下電極間留有0.5cm～3cm的間隙。

所述上電極、下電極和兩個刀口電極均由不銹鋼材料制成。

所述上電極以及下電極的截面為半圓形，上電極以及下電極沿長度方向的兩端通過半錐形過渡，兩個刀口電極沿長度方向的兩端倒圓角。

上述帶刀口紫外線預電離的軌道開關的觸發電路，該觸發電路包括均壓電阻，所述軌道開關的一個刀口電極分別通過對應的均壓電阻與上電極以及下電極相連，觸發脈沖通過該刀口電極送入所述觸發電路，該刀口電極與所述軌道開關的另一個刀口電極通過照明間隙并聯電阻相連。

所述照明間隙并聯電阻采用20kΩ～2MΩ電阻。

所述觸發電路還包括直流高壓源、充電電阻、放電電容器以及負載電阻，充電電阻的一端與直流高壓源相連，充電電阻的另一端與上電極相連，放電電容器與負載電阻串聯后接于上電極與下電極之間，下電極接地。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、本發明中觸發電極采用兩片刀口電極，刀口部分夾角較小且為三角形，因此，觸發前，兩片刀口電極可近似看作一大塊平板電極，使得主電極間的電場為稍不均勻場，可減小電場畸變。

2、本發明中當刀口電極間距在0.5mm～2mm范圍內時，單獨在刀口電極施加觸發電壓脈沖時，兩片刀口電極之間能隨機形成多通道。在觸發電壓脈沖在刀口電極上達到一定幅值后，刀口電極間形成多通道、放出紫外線，可以有效照射開關主電極間的區域，紫外線產生于間隙擊穿前，因而能夠有效地減小開關的延時、抖動。

3、本發明中刀口電極間形成多通道、放出紫外線可以產生空間電離，產生空間電荷，使得刀口電極尖端附近的電場嚴重畸變，降低開關擊穿電壓的幅值。

4、本發明中刀口電極間形成多通道，產生多個紫外線照射源，這些紫外線照射源能夠引導主電極間形成多通道，從而有效減小開關的電感，降低單個通道承載的電流，提高開關的通流能力，延長開關的壽命。

附圖說明

圖1是本發明所述帶刀口紫外線預電離的軌道開關的縱剖面結構圖；

圖2是本發明所述帶刀口紫外線預電離的軌道開關的橫剖面結構圖；

圖3是本發明所述帶刀口紫外線預電離的軌道開關的側剖面結構圖；