[發明專利]一種適用于強電磁干擾環境的程控高壓切換開關及系統

有效

• 申請號: 201610030119.2
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105428107B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 黃子平;葉毅;陳思富;蔣薇;呂璐;陳茂;劉邦亮
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: H01H3/28
• 分類號: H01H3/28
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 王記明

技術領域

本發明涉及直線感應加速器加速腔分別連接勵磁和復位兩路高壓脈沖電源時的切換和遠程控制領域，具體涉及一種適用于強電磁干擾環境的程控高壓切換開關。

背景技術

直線感應加速器是一種積木式結構的強流脈沖加速器，利用脈沖功率系統所產生的高壓短脈沖（脈寬～100ns）激勵感應加速腔中的磁芯，可以在加速腔的加速間隙上感應產生脈沖電場實現對強流電子束的加速，感應加速腔的外殼始終為地電位，因此多個加速腔可通過疊加來實現加速能量的倍增。

感應加速腔的磁芯在脈沖勵磁感應出加速電場后需要一個反極性的電壓脈沖對其復位后才能繼續使用，通常勵磁脈沖的電壓幅度在數百kV，復位脈沖的幅度為數十kV。在傳統的單脈沖直線感應加速器中，基于Blumlein脈沖形成線的脈沖功率系統在Blumlein線充電時可以為加速腔提供復位脈沖，在Blumlein線放電時則提供勵磁脈沖，我們稱之為加速腔的“自動復位”。

作為世界上首臺MHz重復率猝發強流多脈沖直線感應加速器，“神龍二號”加速器采用了多套脈沖形成系統+硅堆隔離網絡的方法實現了高重頻高壓多脈沖的產生，但硅堆隔離網絡的使用同時也隔斷了Blumlein線充電時所產生的加速腔復位脈沖，因此必須在隔離網絡與加速腔之間并聯獨立的復位系統來實現對加速腔磁芯的復位。因此，加速腔需要連接兩套高壓脈沖源來分別進行對其磁芯的勵磁和復位。為了避免兩套高壓脈沖源之間的相互影響，需要在脈沖源與加速腔間設置通道切換開關，在脈沖勵磁時連接勵磁脈沖電源與加速腔，在磁芯復位時連接復位脈沖電源與加速腔。由于加速器所需的切換開關數量較多，使用時必須對切換開關進行遠程控制和狀態監測，而加速器運行時有非常強的電磁干擾，目前，還沒有這樣的切換開關可以在如此強的電磁干擾環境下進行程控使用。

發明內容

本發明目的在于提供一種適用于強電磁干擾環境的程控高壓切換開關，解決目前沒有切換開關用于強磁干擾環境的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種適用于強電磁干擾環境的程控高壓切換開關，包括一個支架，在支架上設置有一個固定的電磁鐵、與電磁鐵相配合的吸附塊、復位高壓輸入電極、高壓輸出電極上下觸點、以及勵磁高壓輸入電極，在所述的吸附塊上連接有一個推桿，在推桿與吸附塊連接處下方5cm有一個小凸起，推桿下端固定一個活動電極，電磁鐵的通斷動作帶動吸附塊移動，吸附塊的移動帶動活動電極移動并將復位高壓輸入電極與高壓輸出電極上觸點導通，或者將勵磁高壓輸入電極與高壓輸出電極下觸點導通。本發明是適用于直線感應加速器的程控高壓切換開關，由于直線感應加速器加速腔數量眾多，切換開關必須采用程控方式才能保障上百個開關的切換在短時間內完成，而加速器運行時有很強的空間電磁干擾和地電位抬高現象，因此對程控開關的抗干擾能力有非常高的要求，目前的切換開關研制還處于技術瓶頸，本發明將連接復位脈沖電源的復位高壓輸入電極、連接勵磁脈沖電源的勵磁高壓輸入電極上下放置，分別與連接加速腔的“工”型高壓輸出電極的上下電極表面處于同一水平面，利用長行程的電磁鐵驅動活動電極上下移動，當電磁鐵吸合時活動電極處于上限位，導通復位脈沖電源和加速腔，當電磁鐵斷電時活動電極落下處于下限位，導通勵磁脈沖電源和加速腔；本發明切換開關的控制不涉及任何低壓電路，電磁鐵和位置開關的電源均為220V交流電，其運行穩定性不受空間電磁場和地電位的影響，突破了現有技術中的技術瓶頸。

所述電磁鐵呈筒狀結構，在其軸線上安裝有一個可以沿其軸線自由移動的導向軸，所述的吸附塊固定安裝在導向軸上。具體的，通過導向軸的設置，可以形成固定的運動軌跡，保證吸附塊動作的準確性。

所述勵磁高壓輸入電極、活動電極和高壓輸出電極下觸點均呈長條狀，在勵磁高壓輸入電極和高壓輸出電極下觸點上分別設置有斜向接觸面，在活動電極的下方設置有一個與斜向接觸面相匹配的斜向接觸塊。通過設置斜向接觸面和斜向接觸塊，可以保障接觸的面積，避免局部接觸不良現象的發生。

在所述的支架上設置有上限位開關和下限位開關，當活動電極將勵磁高壓輸入電極與高壓輸出電極下觸點導通時，吸附塊下沿壓迫下限位開關使其導通；當活動電極將復位高壓輸入電極與高壓輸出電極上觸點導通時，推桿上的凸起壓迫上限位開關使其導通。