[发明专利]一种用于触发两间隙等离子体喷射装置的电路

说明书

技术领域

本发明属于脉冲功率技术领域，涉及一种用于触发两间隙等离子体喷射装置的电路。

背景技术

以毛细管放电为理论基础的等离子体喷射装置早在40年代就已经开始了研究，与其他等离子体喷射装置相比，其结构简单，在大气条件下即可产生等离子体，具有广泛的应用前景。

传统的等离子体喷射装置采用的是金属起爆丝的触发方式，放电时，金属起爆丝因通过大电流而消融、离解发生电爆炸，从而在毛细管内形成电弧。采用这种触发方式，虽然可以在较低电压下形成毛细管放电，但是这种触发方式不能满足重复触发的要求，即每一次触发都需要重新更换金属起爆丝。同时，传统放电电路中，多使用三电极气体开关控制放电电容器进行放电。由于气体开关存在误动作的可能，或是多次触发后，气体开关工作性能会发生改变，从而使得整个系统的工作可靠性与安全性降低。

传统触发方式与触发电路的不足在一定程度上限制了等离子体喷射装置的应用。因此，需要一种可以在较低放电电压下重复触发形成毛细管放电，并且避免使用三电极气体开关作为控制开关的新型电路使等离子体喷射装置满足更广泛的需求。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种用于触发两间隙等离子体喷射装置的电路，该电路可以在较低放电电压、可靠重复触发两间隙等离子体喷射装置。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于触发两间隙等离子体喷射装置的电路，包括预电离电路和主放电电路，预电离电路对两间隙等离子体喷射装置的短间隙通道进行预电离，随后主放电电路对短间隙通道放电，形成等离子体的喷射，使两间隙等离子体喷射装置的长间隙通道相继闪络击穿，产生贯穿间隙等离子体喷射装置放电通道的长电弧。

所述预电离电路包括一个脉冲变压器及向其放电的脉冲电容器，该脉冲变压器的高压输出端与两间隙等离子体喷射装置的高压电极相连接，低压输出端与两间隙等离子体喷射装置的中压电极相连接；

主放电电路包括一个放电电容，该电容的一端通过磁开关与两间隙等离子体喷射装置高压电极相连接，另一端与两间隙等离子体喷射装置的低压电极相连接。

所述的预电离电路中，脉冲电容器向脉冲变压器放电的电路上还设有半导体开关；脉冲变压器的高压输出端经高压二极管与两间隙等离子体喷射装置的高压电极相连接，低压输出端与两间隙等离子体喷射装置的中压电极相连接；

所述的主放电电路还包括放电电阻，放电电阻与两间隙等离子体喷射装置的长间隙通道并联且一端接地。

所述当预电离电路中的半导体开关导通后，脉冲电容器对脉冲变压器原边放电，使得脉冲变压器副边产生脉冲高压，施加于两间隙等离子体喷射装置的短间隙通道，形成短间隙通道的闪络击穿；

预电离电路放电后，待主放电电路的磁开关饱和，放电电容器经饱和磁开关、短间隙通道、放电电阻进行放电，形成对短间隙通道电弧的续流；此时，短间隙通道流过大的电流，形成等离子体的喷射，从而使得长间隙通道相继闪络击穿，形成贯穿整个间隙通道的长电弧。

所述磁开关在饱和前的电感值远大于饱和后的电感值。

所述磁开关在饱和前的电感值为10～50mH，饱和之后的电感值为200～800nH。

所述的放电电阻在放电起始阶段作为分压电阻使用；在短间隙通道闪络击穿后，放电电阻作为限流电阻使用。

所述预电离电路在放电前期对短间隙通道预电离，使得放电电容器充电电压极大地得到了降低，充电电压为1～3kV。。

所述的预电离回路中，脉冲放电电容器的容量为5～50μF，充电电压为300~1000V，脉冲变压器的输出电压为10～50kV。

所述的主放电电路中，放电电容器的容量为100～500uF，充电电压为1～3kV；放电电阻的阻值为2~10Ω。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的用于触发两间隙等离子体喷射装置的电路，由于预电离电路在放电前期对短间隙通道预电离，使得放电电容器充电电压极大地得到了降低，可低至1～3kV，从而增加了整个放电电路的安全性与可靠性。

本发明提供的用于触发两间隙等离子体喷射装置的电路，区别于以往传统的等离子体喷射装置触发电路，实现了可靠重复触发两间隙等离子体喷射装置的目的；传统的等离子体触发电路弧道能量沉积率只有30%左右，本发明大大地提高了弧道的能量沉积，沉积率达到60%以上，使得能量得到了更好地应用。

附图说明

图1是两间隙等离子体喷射装置结构示意图；