[发明专利]一种模块化同轴型紧凑Marx发生器

说明书

本发明提供了一种模块化同轴型紧凑Marx发生器，该方案包括有PFN成型模块、上部工装、下部工装、盖板、外筒以及左、右侧固定板；PFN成型模块固定在上部工装和下部工装之间；外筒套设在上部工装和下部工装外部；左、右侧固定板设置在外筒的两侧；外筒的顶部设置有盖板；盖板位于上部工装的正上方。该方案结构简单可靠，便于调整参数，省去了独立火花间隙开关腔体结构和气路，实现结构的紧凑，与传统结构相比，大大地缩短了安装和检修时间，提高工作效率，十分有利于该脉冲功率技术的实用化推广。

技术领域

本发明涉及的是脉冲功率产生装置，尤其是一种模块化同轴型紧凑Marx发生器。

背景技术

Marx发生器是一种常见的脉冲功率装置，传统的Marx发生器基本原理是采用并联方式对电容充电储能后触发气体开关进行串联放电，从而得到单级充电电压N倍（N为Marx发生器级数），幅值高达数百千伏甚至兆伏级的高压脉冲输出。由于Marx发生器具有显著的倍压作用，且相对Tesla变压器等有更高的能量传递效率，其在各类工程领域得到广泛应用。近年来，各类应用场景对Marx发生器的输出电压、脉冲前沿、体积重量、可维护性等方面提出了更高要求。

公开号为“104218922 B”的盘片二元式紧凑型Marx发生器，公开号为“104218923B”的盘片四元式紧凑型Marx发生器，公开号为“108111147 A”的一种紧凑型结构的Marx发生器均采用并联多个小容值电容器组合成较大容值的电容，这种设计的好处是在电容值选择上灵活方便，而且使得结构更加紧凑。此类发生器结构设计较为复杂，内部线路较多，在高电压工作条件下对绝缘提出了较高要求。

公开号为“104135250 B”的一种基于环形陶瓷固态线的脉冲功率装置中使用环形陶瓷固态线代替传统Marx发生器中的电容，同时实现储能和脉冲成形的功能，每一个环形脉冲形成线的环形表面设置有一个气体开关电极，相邻两个环形脉冲形成线表面的气体开关电极形成开关，环形脉冲形成线通过气体开关依次叠加在一起形成一个柱形结构，充电电感穿过环形脉冲形成线的内环设置在柱形结构的内部，每两个环形脉冲形成线之间设置有环形绝缘板，相邻绝缘板间采用绝缘螺钉连接。整个脉冲功率装置同轴地放置在圆柱体金属外筒内，采用高压气体绝缘。该发明可以获得MV级高压输出，可以获得小于10ns的脉冲前沿，体积重量相比其他结构大幅降低。该设计中的环形陶瓷固态线为批量烧制而成，其电容电感参数等不方便调试更改。多级环形脉冲形成线间采用绝缘螺钉连接为一体，工作过程中某个元器件出现损坏后不得不将整个脉冲功率装置拆卸来完成检查和更换。另外这种硬连接方式抗震动效果差，不能满足长途运输及某些平台应用的需求。

发明内容

本发明的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种模块化同轴型紧凑Marx发生器的技术方案，该方案采用将PFN模块与模块间充电电感的连接方式由传统的焊接改为压接，PFN成形模块替代传统Marx中的电容，能够有效适应运输过程中的震动，起到减震作用，并且易于检修维护，缩短了安装和检修时间，提高了工作效率。

本方案是通过如下技术措施来实现的：

一种模块化同轴型紧凑Marx发生器，包括有PFN成型模块、上部工装、下部工装、盖板、外筒以及左、右侧固定板；PFN成型模块固定在上部工装和下部工装之间；外筒套设在上部工装和下部工装外部；左、右侧固定板设置在外筒的两侧；外筒的顶部设置有盖板；盖板位于上部工装的正上方。

作为本方案的优选：PFN成型模块包括有PFN高压极板、PFN低压极板、高压陶瓷电容、PFN低压级接触点、PFN高压级接触点、火花隙开关；高压陶瓷电容夹持在PFN高压极板和PFN低压极板之间、且陶瓷电容的正、负极分别连接在PFN高压极板和PFN低压极板上；PFN低压极板和PFN高压极板之间通过尼龙紧固件固定；PFN低压极板的顶部设置有PFN低压级接触点；PFN高压极板的底部设置有PFN高压级接触点；PFN高压极板和PFN低压极板的同侧上对应设置有火花隙开关的高压极和低压极。