[發明專利]一種真空間隙微能量智能老煉裝置

在審

• 申請號: 202310070600.4
• 申請日: 2023-01-17
• 公開（公告）號: CN115966422A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 丁健剛;劉志遠;姚曉飛;穆圣泉;李元釗;王建華;耿英三
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01H11/00
• 分類號: H01H11/00;G01R31/12
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種真空間隙微能量智能老煉裝置，其特征在于，包括高壓電源模塊(1)、電壓調理模塊(2)、能量控制模塊(3)、老煉進度評估模塊(4)和中央控制模塊(5)；

所述高壓電源模塊(1)在中央控制模塊(5)的命令下產生高壓，經電壓調理模塊(2)，輸出至直接并聯的真空間隙(6)和能量控制模塊(3)兩端；所述真空間隙(6)在高壓作用下擊穿，其擊穿后的老煉能量由能量控制模塊(3)提供；所述老煉進度評估模塊(4)采集擊穿信息并分析擊穿特性，將結果傳輸至中央控制模塊(5)；所述中央控制模塊(5)根據擊穿信息和老煉能量控制策略，將控制信號反饋至能量控制模塊(3)和高壓電源模塊(1)，實現老煉電壓和老煉能量的智能調節；

所述老煉能量控制策略，包括如下步驟：

1)將老煉能量設置為最大值Q_max；

2)以1kV/s的速度逐漸提高高壓電源模塊(1)輸出電壓，直至發生第一次擊穿，記錄擊穿信息，同時停止升壓；

3)維持高壓電源模塊(1)輸出電壓不變，在該電壓值下持續老煉；若在該電壓值下連續1min不發生擊穿，則認為該電壓下老煉完成；

4)將高壓電源模塊(1)的輸出電壓提高ΔU＝1kV至U_n+1，重復步驟3)；

5)若升壓至U_n+1后5min內老煉仍未完成，則調出5min內每次擊穿前的擊穿場致增強系數β，以擊穿次數為橫坐標、β數值為縱坐標進行線性擬合，若擬合結果的斜率小于-0.1，則電壓維持在U_n+1，重復步驟5)；否則執行步驟6)；

6)將老煉能量下調0.2*(Q_max-Q_min)，其中Q_min為能量控制模塊(3)能輸出的最小老煉能量；若下調后的老煉能量大于等于Q_min，則維持輸出電壓不變，跳轉至步驟3)；否則老煉結束。

2.根據權利要求1所述的真空間隙微能量智能老煉裝置，其特征在于：老煉能量在老煉過程中，在mJ～J量級動態調節。

3.根據權利要求1所述的真空間隙微能量智能老煉裝置，其特征在于：真空間隙(6)兩端的電壓在擊穿時跌落至零，之后快速恢復至擊穿前電壓值，形成連續脈沖。

4.根據權利要求1所述的真空間隙微能量智能老煉裝置，其特征在于：所述高壓電源模塊(1)為工頻電壓源或直流電壓源。

5.根據權利要求所述的真空間隙微能量智能老煉裝置，其特征在于：所述電壓調理模塊(2)包括緩沖電容(7)和隔離電阻(8)；所述緩沖電容(7)為高壓脈沖電容，直接并聯在高壓電源模塊(1)兩端，具備濾波和儲能功能；其容值大小要確保真空間隙(6)擊穿后，高壓電源模塊(1)的輸出電壓畸變幅度不超過10％；

所述隔離電阻(8)為無感高壓電阻，連接在緩沖電容(7)和真空間隙(6)的高壓端之間；其阻值大小要確保真空間隙(6)擊穿后，高壓電源模塊(1)和緩沖電容(7)經隔離電阻(8)流入擊穿后的真空間隙(6)的電流低于真空間隙(6)自身的截流值。

6.根據權利要求1或2或3所述的真空間隙微能量智能老煉裝置，其特征在于：所述能量控制模塊(3)包括可變真空電容器組(9)和旋轉步進電機(10)；

所述可變真空電容器組(9)為多個串并聯連接的高壓真空可變陶瓷電容，直接并聯在真空間隙(6)兩端；通過多個高壓真空可變陶瓷電容的串聯提高能量控制模塊(3)的耐壓；通過多個高壓真空可變陶瓷電容的并聯提高能量控制模塊(3)能提供的最大老煉能量；

所述旋轉步進電機(10)接收中央控制模塊(5)的控制信號，其輸出端連接至可變真空電容器組(9)的控制端，通過旋轉可變真空電容器組(9)的控制端改變其容值，從而實現老煉能量的調節。

7.根據權利要求1或2或3所述的真空間隙微能量智能老煉裝置，其特征在于：所述老煉進度評估模塊(4)包括擊穿電壓測量部分(11)、場致發射電流測量部分(12)和數據預處理部分(13)。