專利名稱：高電壓、高儲(chǔ)能固態(tài)脈沖產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高電壓脈沖產(chǎn)生裝置。
背景技術(shù)：
高電壓脈沖產(chǎn)生裝置在民用、國(guó)防等領(lǐng)域有著廣泛的用途，用以
實(shí)現(xiàn)電功率的壓縮，使220V的市電實(shí)現(xiàn)高電壓、高功率瞬間釋放， 用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載。目前，高電壓脈沖產(chǎn)生裝置主要有油介質(zhì)脈沖產(chǎn)生裝 置和去離子水介質(zhì)脈沖產(chǎn)生裝置。此兩類脈沖產(chǎn)生裝置的介質(zhì)屬于液 態(tài)介質(zhì)。其中，油介質(zhì)由于其相對(duì)介電常數(shù)低( 2.3)、儲(chǔ)能密度小 而導(dǎo)致輸出能力不強(qiáng)，并且產(chǎn)生相同寬度電壓脈沖需要設(shè)計(jì)的脈沖產(chǎn) 生裝置的幾何長(zhǎng)度較長(zhǎng)。去離子水介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)較大( 80)， 可以實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的輸出，相對(duì)于油介質(zhì)脈沖產(chǎn)生裝置，儲(chǔ)能密度也較大， 并且產(chǎn)生相同寬度電壓脈沖需要設(shè)計(jì)的脈沖產(chǎn)生裝置的幾何長(zhǎng)度相 對(duì)于油介質(zhì)高電壓脈沖產(chǎn)生裝置要短一些。但由于用于儲(chǔ)能的去離子 水極易被污染而降低電阻率，使裝置輸出能力降低或失效，因此儲(chǔ)能 介質(zhì)去離子水需要處理裝置進(jìn)行循環(huán)處理，這導(dǎo)致脈沖產(chǎn)生裝置系統(tǒng) 龐大，機(jī)動(dòng)能力差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種固態(tài)脈沖產(chǎn)生裝置，相 對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，提高高壓脈沖形成裝置的儲(chǔ)能密度和輸出能力，同時(shí)提高系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性，降低系統(tǒng)的維護(hù)要求。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，高電壓、高儲(chǔ)能固 態(tài)脈沖產(chǎn)生裝置，包括兩個(gè)高壓電極，其特征在于，在兩個(gè)高壓電極 之間設(shè)置有平板固態(tài)介質(zhì)塊，兩個(gè)高壓電極分別安裝在平板固態(tài)介質(zhì) 塊相對(duì)的兩個(gè)面上。
進(jìn)一步的說(shuō)，所述高壓電極為平板電極。
更進(jìn)一步的，所述平板電極至少為3個(gè)，釆用Blumldn結(jié)構(gòu)方 式排列，在相鄰兩個(gè)平板電極之間設(shè)置平板固態(tài)介質(zhì)塊。 所述固態(tài)介質(zhì)塊為陶瓷。
本發(fā)明的有益效果是，通過(guò)對(duì)高電壓脈沖產(chǎn)生裝置的儲(chǔ)能介質(zhì)的 改進(jìn)，并采用相關(guān)技術(shù)手段保證裝置產(chǎn)生脈沖平頂波動(dòng)小的高電壓脈 沖，使高電壓脈沖產(chǎn)生裝置具有儲(chǔ)能密度高、系統(tǒng)緊湊、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、 維護(hù)要求低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，采用本專利的技術(shù)方案，還可以提高高電 壓脈沖產(chǎn)生裝置的輸出能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)TW的高電壓脈沖輸出，用于驅(qū) 動(dòng)負(fù)載。


圖l是本發(fā)明的實(shí)施例1的電路圖。
圖2是實(shí)施例高壓脈沖產(chǎn)生裝置輸出的電壓脈沖波形。電壓脈沖 波形的半高全寬(Full Width of Half Magnitude, FWHM)為卯ns，脈 沖平頂寬度(99%—100%)為60ns。
圖3是本發(fā)明的實(shí)施例1的外觀示意圖。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施例2的示意中，l.脈沖產(chǎn)生裝置充電電源，2.充電限流隔離電阻，3.脈沖產(chǎn) 生裝置，4.放電開(kāi)關(guān)，5.負(fù)載，6.脈沖產(chǎn)生裝置高壓電極，7.脈沖產(chǎn)生 裝置地電極，81、 91高電壓、高儲(chǔ)能固態(tài)脈沖產(chǎn)生裝置第一個(gè)實(shí)施例 的充電電極端，82、 92第一個(gè)實(shí)施例的負(fù)載電極端，IO.第一個(gè)實(shí)施 例的固態(tài)儲(chǔ)能介質(zhì)塊，11 .第一個(gè)實(shí)施例輸出的電壓脈沖波形。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1一3。
本發(fā)明采用擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、介電常數(shù)大的平板固態(tài)介質(zhì)塊作為儲(chǔ)能 介質(zhì)，在介質(zhì)塊兩相對(duì)的兩個(gè)面各安裝一個(gè)高壓電極，構(gòu)成平板結(jié)構(gòu) 高電壓、高儲(chǔ)能固態(tài)脈沖產(chǎn)生裝置。根據(jù)使用的工作電壓、負(fù)載阻抗 和電壓脈沖寬度要求，確定固態(tài)脈沖產(chǎn)生裝置所用儲(chǔ)能介質(zhì)塊的外形 尺寸。前述儲(chǔ)能介質(zhì)采用陶瓷材料。
在圖1中，脈沖產(chǎn)生裝置充電電源(1)、充電限流隔離電阻(2) 和脈沖產(chǎn)生裝置串聯(lián)(3)。充電限流電阻的一端和脈沖產(chǎn)生裝置充電 電源(1)高壓輸出端相連接，充電限流電阻的另一端和脈沖產(chǎn)生裝 置(3)的高壓端(6)相連接。脈沖產(chǎn)生裝置充電電源(1)的地端 和脈沖形成裝置地電極(7)相連接。脈沖產(chǎn)生裝置(3)的高壓電極 (6)通過(guò)放電開(kāi)關(guān)(4)和負(fù)載(5)相連接。負(fù)載(5)的地端和脈 沖產(chǎn)生裝置(3)的地電極(7)相連接。
參見(jiàn)圖3。在實(shí)施例1中，兩塊電極和固態(tài)儲(chǔ)能介質(zhì)塊(10)緊密 相連接，就構(gòu)成了高電壓、高儲(chǔ)能固態(tài)脈沖產(chǎn)生裝置。該裝置實(shí)際充 電電壓幅度達(dá)到120kV，裝置所接負(fù)載上流過(guò)的脈沖電流達(dá)到10kA。輸出在使用時(shí)，脈沖產(chǎn)生裝置的兩塊電極的一端81、 91分別接脈沖產(chǎn) 生裝置充電電源l的高壓端和地端，高電壓、高儲(chǔ)能固態(tài)脈沖產(chǎn)生裝 置的另一端兩個(gè)電極82、 92通過(guò)高壓開(kāi)關(guān)和負(fù)載串聯(lián)。當(dāng)脈沖產(chǎn)生裝 置充電電源l對(duì)高電壓、高儲(chǔ)能脈沖產(chǎn)生裝置充電至設(shè)計(jì)工作電壓時(shí)， 高電壓、高儲(chǔ)能固態(tài)脈沖產(chǎn)生裝置通過(guò)圖1中的放電開(kāi)關(guān)4對(duì)負(fù)載5放 電，負(fù)載5上就可以獲得設(shè)計(jì)輸出的脈沖電壓。 實(shí)施例2:參見(jiàn)圖4。
本實(shí)施例將脈沖產(chǎn)生裝置設(shè)計(jì)成Blumlein結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步提高脈 沖產(chǎn)生裝置的輸出能力。
參考《高效層疊平行板Blumlein脈沖產(chǎn)生器性能分析》(光子學(xué) 報(bào)，第36巻第6期，2007年6月)，將多個(gè)平行板層疊形成Blumlein結(jié) 構(gòu)。本實(shí)施例在層疊的平行板間設(shè)置固態(tài)儲(chǔ)能介質(zhì)塊。如圖4所示。
本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)已經(jīng)對(duì)發(fā)明內(nèi)容作出了充分的說(shuō)明，各組件的具 體參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定，普通技術(shù)人員足以通過(guò)本發(fā)明說(shuō)明書(shū) 的內(nèi)容加以實(shí)施。在權(quán)利要求的框架下，任何基于本發(fā)明思路的改進(jìn) 都屬于本發(fā)明的權(quán)利范圍。
權(quán)利要求
1、高電壓、高儲(chǔ)能固態(tài)脈沖產(chǎn)生裝置，包括兩個(gè)高壓電極(8)、(9)，其特征在于，在兩個(gè)高壓電極之間設(shè)置有平板固態(tài)介質(zhì)塊(10)，兩個(gè)高壓電極分別安裝在平板固態(tài)介質(zhì)塊(10)相對(duì)的兩個(gè)面上。
2、 如權(quán)利要求1所述的高電壓、高儲(chǔ)能固態(tài)脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述高壓電極為平板電極。
3、 如權(quán)利要求2所述的高電壓、高儲(chǔ)能固態(tài)脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述平板電極至少為3個(gè)，采用Blumldn結(jié)構(gòu)方式排列，在相鄰兩個(gè)平板電極之間設(shè)置平板固態(tài)介質(zhì)塊(10)。
4、 如權(quán)利要求l、 2或3所述的高電壓、高儲(chǔ)能固態(tài)脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述固態(tài)介質(zhì)塊(10)為陶瓷。
全文摘要
高電壓、高儲(chǔ)能固態(tài)脈沖產(chǎn)生裝置，涉及一種高電壓脈沖產(chǎn)生裝置。本發(fā)明包括兩個(gè)高壓電極，在兩個(gè)高壓電極之間設(shè)置有平板固態(tài)介質(zhì)塊，兩個(gè)高壓電極分別安裝在平板固態(tài)介質(zhì)塊相對(duì)的兩個(gè)面上。本發(fā)明的有益效果是，通過(guò)對(duì)高電壓脈沖產(chǎn)生裝置的儲(chǔ)能介質(zhì)的改進(jìn)，并采用相關(guān)技術(shù)手段保證裝置產(chǎn)生脈沖平頂波動(dòng)小的高電壓脈沖，使高電壓脈沖產(chǎn)生裝置具有儲(chǔ)能密度高、系統(tǒng)緊湊、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、維護(hù)要求低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M9/00GK101604926SQ20091015940
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者劉云龍, 劉星光, 夏連勝, 篁 張, 潘海峰, 石金水, 章林文, 鄧建軍, 陳德彪 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所