[發明專利]用于多個等離子體合成射流激勵器同步放電的裝置及方法

有效

• 申請號: 201510058090.4
• 申請日: 2015-02-03
• 公開（公告）號: CN104682765B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 邵濤;王磊;章程;嚴萍;羅振兵;王林
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所;中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: H02M9/04
• 分類號: H02M9/04
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司11496
• 代理人: 王程遠,胡玉章

技術領域

本發明涉及等離子體合成射流激勵技術領域，具體而言，涉及一種用于多個等離子體合成射流激勵器同步放電的裝置和方法。

背景技術

等離子體流動控制是基于空氣動力學的原理，在電場作用下產生等離子體，利用等離子體對流場的可控擾動實現流動控制。等離子體合成射流激勵器具有質量輕、工作頻帶寬的優點，是等離子體流動控制中的核心部件。

目前，等離子體合成射流的研究大多是基于單個等離子體合成射流激勵器進行的。專利102167163提出了一種提高機翼升力的合成射流環量控制方法，此方法雖然提高了機翼升力，但對合成射流激勵器的擺放位置要求較高。專利104202898設計了一種基于高超聲速流能量利用的零能耗零質量合成射流裝置，該裝置利用了三電極的合成射流激勵器，雖然響應速度高，但工作效率較低。專利104168743設計了一種基于矢量合成雙射流激勵器的電子元件及其散熱方法，該激勵器有兩個開口，工作面積大，與一個開口的合成激勵器相比，合成射流速度較低，不適用于高速流動控制。德克薩斯大學研制一套面向單個合成射流激勵器的脈沖源，包括高壓直流電源、儲能電容、限流電阻、MOSFET開關，在5mm間距下，放電點電壓約為2.2kV，放電電流約為3A，但是該裝置結構相對零散，功率較小，產生的合成射流速度較低。

為了使等離子體合成射流能夠進行高效率、大范圍、多角度的流動控制，更快的投入到飛行器流動控制的實際應用中，多個等離子體合成射流激勵器同步運行的方法被提出。俄亥俄州立大學研制了一款面向等離子體合成射流并聯放電的裝置，主要原理是直流電源給電容供電，通過觸發控制8路MOSFET開關的導通關斷，實現等離子體合成射流同步運行，3mm間距下負載放電電壓約為4kV，放電電流0.25A，但是該裝置的放電電流較小，對腔體的加熱效果較弱，不能產生高速的合成射流。

綜上所述，國內外對單個等離子體合成射流的研究較多，而對多個等離子體合成射流激勵器同步運行的方法及裝置研究較少。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種用于多個等離子體合成射流激勵器同步放電的裝置和方法。

本發明提供了一種用于多個等離子體合成射流激勵器同步放電的方法，具體包括以下步驟：

步驟1，第一供電電源給脈沖發生器模塊提供電源，所述脈沖發生器模塊的脈沖信號經ARM芯片輸出后轉換成電信號，所述電信號經電-光轉換板轉換為脈寬、頻率、脈沖個數可調的光信號，所述光信號經光-電轉換板變為電信號為開關同步驅動電路開關提供驅動信號；

步驟2，第二供電電源為開關同步驅動電路提供電源，所述第二供電電源經第一整流器給儲能電容充電，當所述開關同步驅動電路開關的觸發極接收到開關同步驅動觸發電路的觸發信號時，所述開關同步驅動電路開關閉合，多個隔離脈沖變壓器的原邊同時產生幅值、脈寬相同的電壓信號，經多個所述隔離脈沖變壓器升壓，在多個所述隔離脈沖變壓器的副邊同時產生驅動信號，經多個分壓電阻分壓，得到幅值合適的電壓、電流驅動信號，為多路高壓脈沖電路開關提供同步觸發信號；

步驟3，第三供電電源為包含多路高壓脈沖電路模塊的高壓脈沖電路提供電源，所述第三供電電源經第二整流器給多個初級電容充電，多個所述初級電容分別與多個次及電容、多個脈沖變壓器的原邊串聯，給多個所述次級電容充電，當多個高壓脈沖觸發電路開關接收到多路所述開關同步驅動電路的觸發信號時，多個高壓脈沖電路開關同時閉合，多個所述次級電容同時放電，在多個所述脈沖變壓器原邊產生低壓脈沖，經多個所述脈沖變壓器升壓產生高壓脈沖，通過多個限流電阻給多個放電電容充電，當多個所述放電電容的電壓超過多個負載的擊穿電壓時，多個所述負載同時放電，產生多路等離子體合成射流。

作為本發明進一步的改進，步驟2中所述開關同步驅動電路可產生脈寬0～100us、電壓0～30V可調的多路同步驅動信號，調節所述分壓電阻阻值，可改變驅動電流值，所述開關同步驅動電路可用于驅動不同型號的小功率半導體開關。

作為本發明進一步的改進，步驟3中所述高壓脈沖電路可產生0～10kV可調的電壓，所述高壓脈沖電路可使所述等離子體合成射流激勵器放電電流超過100A，產生強有力的合成射流。

作為本發明進一步的改進，步驟3中多個所述高壓脈沖電路可與所述等離子體合成射流激勵器配合，產生多路同步的等離子體合成射流。