[發(fā)明專利]一種基于磁開(kāi)關(guān)的多脈沖放電裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011101915.3
• 申請(qǐng)日: 2020-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112383240B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳云;張志波;賈敏;崔巍;宋慧敏;金迪;梁華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍空軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M9/04
• 分類號(hào): H02M9/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

提供一種基于磁開(kāi)關(guān)的多脈沖放電裝置，包括高壓發(fā)生器模塊(101)、高壓儲(chǔ)能電容(102)、空氣開(kāi)關(guān)(103)、磁開(kāi)關(guān)(104)、放電電阻(105)、電阻(106)、放電單元(107)。高壓發(fā)生器模塊(101)用于產(chǎn)生所需的直流高壓；高壓儲(chǔ)能電容(102)與高壓發(fā)生器模塊(101)相并聯(lián)；放電電阻(105)與高壓儲(chǔ)能電容(102)相并聯(lián)；電阻(106)與放電單元(107)相并聯(lián)，形成輸出單元；空氣開(kāi)關(guān)(103)、磁開(kāi)關(guān)(104)、輸出單元依次相串聯(lián)，空氣開(kāi)關(guān)(103)的前端接高壓發(fā)生器模塊(101)輸出端，輸出單元后端接高壓發(fā)生器模塊(101)負(fù)端。本發(fā)明利用磁開(kāi)關(guān)具有的特殊非線性特性，使得脈沖放電呈現(xiàn)出強(qiáng)放電與弱放電兩種模態(tài)，從而產(chǎn)生多脈沖放電。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及等離子體技術(shù)，具體涉及一種基于磁開(kāi)關(guān)的多脈沖放電裝置和方法。

背景技術(shù)

等離子體作為物質(zhì)的第四態(tài)，是一種很好的能量載體，被廣泛用于流動(dòng)控制、點(diǎn)火助燃領(lǐng)域。在大氣壓環(huán)境下，目前等離子體主要基于高壓發(fā)生器產(chǎn)生高壓擊穿載氣形成。研究已經(jīng)表明，不同高壓波形情況下，等離子體表現(xiàn)的特性存在很大差異，對(duì)于流動(dòng)控制和點(diǎn)火助燃效果有重要影響。為此，設(shè)計(jì)各種類型的脈沖電源一直是研究的重點(diǎn)。

目前主要的脈沖電源都依賴于固態(tài)電子開(kāi)關(guān)如IGBT、MOSFET工作。受限于固態(tài)開(kāi)關(guān)的通流能力和工作特性，產(chǎn)生高頻、大電流的脈沖高壓具有較大困難，因此一般價(jià)格昂貴、體積較大。在實(shí)際流動(dòng)控制和點(diǎn)火助燃使用中，輕便、高效一直是追求的目標(biāo)，對(duì)電源的體積、重量都有很強(qiáng)的約束。受限于電源約束，目前很多在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)具有較好實(shí)驗(yàn)效果的點(diǎn)火助燃、流動(dòng)控制技術(shù)都較難以在實(shí)際中應(yīng)用。

綜上所述，目前還缺乏有效的簡(jiǎn)便、可靠的多脈沖放電產(chǎn)生方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，針對(duì)目前缺乏有效的簡(jiǎn)便、可靠的多脈沖放電產(chǎn)生方法的現(xiàn)狀，本發(fā)明提出一種基于磁開(kāi)關(guān)的多脈沖放電裝置，包括高壓發(fā)生器模塊101、高壓儲(chǔ)能電容102、空氣開(kāi)關(guān)103、磁開(kāi)關(guān)104、放電電阻105、電阻106、放電單元107；其中

高壓發(fā)生器模塊101用于產(chǎn)生所需的直流高壓；當(dāng)系統(tǒng)輸入為直流時(shí)，通過(guò)逆變升壓整流產(chǎn)生直流高壓；當(dāng)系統(tǒng)輸入為交流時(shí)，直接通過(guò)變壓器升壓后整流產(chǎn)生直流高壓；

高壓儲(chǔ)能電容102為高壓電容，與高壓發(fā)生器模塊101相并聯(lián)；高壓儲(chǔ)能電容102用于儲(chǔ)存脈沖放電能量，保證脈沖放電過(guò)程具有較高的能量密度，高壓儲(chǔ)能電容102的耐電壓值高于直流高壓的輸出電壓；

放電電阻105與高壓儲(chǔ)能電容102相并聯(lián)，因此，也與高壓發(fā)生器模塊101相并聯(lián)；放電電阻105用于關(guān)閉電源后釋放電容儲(chǔ)存能量，保證安全，其耐壓值與高壓儲(chǔ)能電容102相同；

空氣開(kāi)關(guān)103用于保證穩(wěn)定輸出脈沖；

磁開(kāi)關(guān)104由導(dǎo)線繞磁芯而成，非飽和狀態(tài)下其電感值超過(guò)mH量級(jí)，飽和狀態(tài)下其電感值減小80％以上；

電阻106為保證空氣開(kāi)關(guān)可靠工作，其耐壓值與放電電阻105相同；

放電單元107為實(shí)際工作的點(diǎn)火器或流動(dòng)控制激勵(lì)腔；

電阻106與放電單元107相并聯(lián)，形成輸出單元；

空氣開(kāi)關(guān)103、磁開(kāi)關(guān)104、輸出單元依次相串聯(lián)，空氣開(kāi)關(guān)103的前端接高壓發(fā)生器模塊101輸出端，輸出單元后端接高壓發(fā)生器模塊101負(fù)端。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，

高壓發(fā)生器模塊101的輸出高壓為3～20kV；

高壓儲(chǔ)能電容102的耐電壓值5～30kV，電容值可選1nF～1uF；

放電電阻105的電阻值為100k～10MΩ；

空氣開(kāi)關(guān)103的電壓范圍為3～15KV；