[发明专利]一种驱动多路大功率氙灯的电源装置及其电流回流方法

说明书

技术领域

本发明涉及氙灯泵浦的固体激光器电源，尤其涉及一种驱动多路大功率氙灯的电源装置的电流回流结构及其电流回流方法。

背景技术

多路大功率氙灯的电源装置应用于固体激光器中，由于作为电源负载的脉冲氙灯灯管长，直径粗，输出光功率大，需要多路氙灯并联工作，因此，大功率氙灯电源主要的技术特征为：一般采用最简单的单级LC脉冲电流形成网络，脉冲电容器的充电电压高，一般充电电压为10～30kV，输出脉冲电流幅值高，波形要求精准稳定，电源中电容器的储能很大，一般达到0.1～2MJ。

氙灯电源所包含的高电压、大电流部件有脉冲电容器、开关、电感、电阻、充电电源以及电缆。这些部件的使用数量对于氙灯电源的结构、体积和造价影响很大，特别是减少开关的使用数量可以使电源结构紧凑，经济型更好。

目前氙灯电源有2种主流的模式，其一是每一路氙灯采用独立的LC脉冲电流形成网络，多路并联共用一台高电压、大电流开关，其特点是每路氙灯的电流幅值、波形对于氙灯阻抗特性不敏感，各路氙灯之间电流一致性好；每路氙灯的电容器在充电时都需要一只高压硅堆，高压器件数量多，但是可以保证放电阶段相互间电流隔离，任意高压器件发生短路故障时，故障电流幅值小，相比较而言电源体积较大，造价较高。另一种氙灯电源将全部脉冲电容器并联，经过一台高电压、大电流开关后，每一路氙灯均采用串联一只起到均流和调波作用的电感，将电流分配给每一路氙灯，其特点为：全部电容器并联充电，用电感均流放电，所使用的高电压器件数量最少，结构紧凑体积小，经济性好，缺点是高压器件发生短路故障时，故障电流幅值高、能量大；依靠电感均流，各路氙灯电流的幅值和波形，对于脉冲氙灯阻抗特性比较敏感。后一种电源在各路氙灯特性一致性较好的前提下，可以大大降低电源的成本，方便实现结构的紧凑化和小型化。但是这种电源在发生短路故障时，不可避免地所有电容器均会向故障点同时放电，导致严重故障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑、承载大电流能力高的驱动多路大功率氙灯的电源装置及其电流回流方法。

为达到上述目的，本发明提供一种驱动多路大功率氙灯的电源装置，其包括屏蔽机箱、设置在屏蔽机箱内的电容器、阻尼元件、高压母排、气体开关、磁开关、分流导体圆盘、调波电感、电流传感器、扁钢、及高压同轴电缆，所述电容器的高压极依次通过所述阻尼元件、高压母排、气体开关、磁开关、分流导体圆盘、调波电感、电流传感器、高压同轴电缆的芯线与氙灯的正极连接；电容器的接地极通过扁钢、屏蔽机箱、高压同轴电缆的外导体与氙灯的负极连接。

进一步的，所述高压母排为竖立在所述屏蔽机箱内的一块导电板。

进一步的，所述电容器和阻尼元件各设有若干个，该若干个电容器和阻尼元件设置在所述导电板的两侧，其中每一个电容器的高压极连接到各自对应的阻尼元件的一端，各阻尼元件的另一端与所述导电板连接。

进一步的，该电源装置还包括支撑所述高压母排的绝缘块，该绝缘块固定在屏蔽机箱的底部。

进一步的，该电源装置还包括支撑电容器的第一环氧支撑板，以及支撑阻尼元件的支撑角铁，和第二支撑板，该支撑角铁设置在高压母排上。

进一步的，该电源装置还包括支撑所述分流导体圆盘的支撑绝缘块，该支撑绝缘块均匀分布于圆盘底部边缘以将分流导体圆盘与机箱固定；所述高压母排、气体开关、磁开关、分流导体圆盘之间均为刚性连接，该支撑绝缘块将所述连接为一体的高压母排、气体开关、磁开关、分流导体圆盘与机箱固定。

进一步的，该电源装置还包括若干绝缘支撑件，该若干绝缘支撑件支撑所述分流导体圆盘、调波电感、及电流传感器。

进一步的，所述屏蔽机箱的厚度为3-6mm。

本发明还提供一种驱动多路大功率氙灯的电源装置的电流回流方法：电流自所述电容器的高压极依次通过所述阻尼元件、高压母排、气体开关、磁开关、分流导体圆盘、调波电感、电流传感器、高压同轴电缆的芯线流至氙灯的正极；再从各氙灯的负极依次通过高压同轴电缆的外导体、屏蔽机箱、扁钢流向电容器的接地极，由此形成完整的电流回路。

优选的，所述高压母排为竖立在所述屏蔽机箱内的一块导电板，所述电容器和阻尼元件各设有若干个，电流自每个电容器的高压极通过阻尼元件汇流至该高压母排，再通过气体开关、磁开关、分流导体圆盘、调波电感、电流传感器、高压同轴电缆的芯线流至氙灯的正极。