[发明专利]盘片四元式紧凑型Marx发生器

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲功率技术领域，具体地，涉及一种盘片四元式紧凑型Marx发生器。

背景技术

高功率脉冲技术中，作为初级能源大多采用Marx发生器，Marx发生器能在较低的充电电压下，通过并联充电、串联放电的方式，产生兆伏量级的高压脉冲信号。随着技术及应用需求的发展，脉冲功率系统除了满足输出电压、功率等基本的要求以外，还对其体积和重量提出了更高的要求。

公开号为“103457577A”的Marx发生器采用紧凑型纳秒高压脉冲源，省掉了现有高压脉冲源中的峰化回路，由Marx发生器、控制单元、高压直流充电电源三部分组成，其中Marx发生器包括壳体、脉冲电容器、气体火花开关，壳体、脉冲电容器、气体火花开关均为圆柱形，且三者同轴设置，壳体包括金属壳身及位于壳身两端与壳身固定连接的输入端绝缘支撑盖和输出端绝缘支撑盖。

公开号为“102185515A” 高电压Marx发生器，包括33级，每级由高压电容器和一个气体开关组成，共若干排，呈S型排列，每排三条充电电阻支路呈弧形布置在每排的正上方；排内5个开关的触发电极引出均斜向下方，所有排各自通过倾斜的两根尼龙吊带悬挂在Marx油箱盖板上，发生器首排5个开关采用外触发方式，开关选用四电极预电离开关；发生器剩余排的28个开关则采用耦合过电压触发方式，选用三电极场畸变开关。Marx发生器整体布局采用S形结构,使得回路电流的分布尽量靠近、并且方向相反,从而使得回路电感尽量互相抵消,降低整个发生器的回路电感,实现低电感。所用的充电电阻、触发电阻、隔离电阻均采用水电阻,用去离子水充氯化钾溶液,外壳是耐油塑料软管,可以弯曲使用。采用塑料软管自身的柔韧性做密封结构,不需另外的密封槽。同时,在过渡电极中间及边缘紧缩环的端面做电气连接结构,方便实现了电气连接的转换。在Marx发生器输出端设置一个充电保护电阻,在充电过程中用于防止Marx发生器自放对后面负载产生不良影响,增加了发生器运行的可靠性。本发明的主要特点是结构紧凑、电感低,同时还具有建立时间的抖动小和可靠性高的特点。

上述公开的专利文件中的Marx发生器均存在电容值选择不够灵活方便，结构不够紧凑的问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种盘片四元式紧凑型Marx发生器，以实现电容值选择灵活方便，结构紧凑的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种盘片四元式紧凑型Marx发生器，包括第一电容器组、第二电容器组、第三电容器组、第四电容器组、开关腔、第一火花隙开关、第二火花隙开关、充电电感和负载电阻，所述第一电容器组、第二电容器组、第三电容器组和第四电容器组组成一个电容盘，该电容盘为圆环形状，所述开关腔设置在圆环内，所述第一火花隙开关和第二火花隙开关均设置在开关腔中，所述充电电感为4路，4路充电电感成十字形分布，所述负载电阻设置两个相邻的电容器组之间的间隙内，所述充电电感与电容盘电连接，所述第一火花隙开关的两端分别与第一电容器组和第二电容器组电连接，所述第二火花隙开关的两端分别与第三电容器组和第四电容器组电连接，所述负载电阻的一端与电容盘的输出端电连接，该负载电阻的另一端接地。

优选的，所述充电电感采用空芯长螺距螺旋线进行绕制。

优选的，第一电容器组、第二电容器组、第三电容器组和第四电容器组均为扇形，且第一电容器组、第二电容器组、第三电容器组和第四电容器组均由多个电容器并联组合而成。

优选的，所述第一火花隙开关和第二火花隙开关均采用圆柱型平面电极头，该圆柱型平面电极头通过细牙螺纹连接杆固定于开关腔之间，细牙连接螺纹连接杆内部安装有压缩弹簧。

优选的，所述电容盘为多个，多个所述电容盘叠加在一起，多个第一火花隙开关成线性排列，多个第二火花隙开关也成线性排列。

优选的，所述开关腔为圆弧拱形结构。

优选的，所述第一火花隙开关和第二火花隙开关之间分开一定的间隔距离。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明的技术方案，利用盘片四元结构的Marx发生器通过并联多个小容值电容器组合成较大容值的电容，不仅在电容值选择上灵活方便，而且在结构上更加紧凑，适应了小型化、紧凑型脉冲功率系统的发展需要。本发明技术方案中的盘片四元式紧凑型Marx发生器与现有的单片单级Marx发生器相比，长度缩小四分之三，更易实现结构紧凑和小型化。

火花隙开关成线性排列，火花放电后产生的辉光相互照射，有助于Marx的顺利建立。