[发明专利]一种高电压电容及负载一体化放电装置

说明书

本发明公开了一种高电压电容及负载一体化放电装置，包括同轴且依次连接的高压电容器结构、控制开关和放电负载结构，控制开关为开关内筒和开关外筒所构成的内外双气体室结构，开关低压电极一端设于开关内筒中，开关低压电极另一端与负载电阻连接，开关高压电极一端设于开关内筒中，开关高压电极另一端与高压电容器输出端连接，开关触发盘设于开关内筒中并与固定在开关外筒上的铜杆连接。本发明中所述高压电容器、控制开关和放电负载均采用模块化设计，并将模块化的部件同轴依次连接，使得整个系统结构紧凑且极易安装拆卸，而且本发明中的内外双气体室结构保证了绝缘耐压可靠性和工作稳定性，并可重频运行。

技术领域

本发明涉及高电压充放电技术领域，尤其涉及一种高电压电容及负载一体化放电装置。

背景技术

高功率脉冲技术在材料、医疗、环保、生物、制造、光源等领域得到广泛应用，高功率脉冲功率装置通常由高压充电电源、高压电容器(或其它类型等效电容)、高压触发控制开关、放电负载四部分组成。

脉冲功率装置其工作基本过程是，首先由高压充电电源对高电压脉冲电容器进行充电，达到需要的高电压时，由控制系统输出高电压触发信号，控制开关闭合，高电压电容器上能量通过开关对负载进行放电，如此完成一个脉冲输出，放电结束后，由充电电源再次对高压电容器充电，开始下一个脉冲输出。

在实际实用过程中高压电容器的充电电压通常在数十～数百千伏，因此高压触发开关、放电负载的绝缘耐压也需要达到数十～数百千伏，另一方面为实现该类装置的稳定运行，需要引入高电压触发信号对开关触发导通时序进行控制，引入的高电压触发信号的电压等级与开关绝缘耐压等级基本一致，同样需要考虑触发信号的绝缘设计。所以高电压电容器、触发控制开关、高压触发信号、放电负载均需要考虑上百kV的绝缘耐压设计。在实际应用过程中，通常将上述部件分立放置，相互之间保留足够的耐压距离，不仅占据很大的空间，同时由于部件之间很长的连接线，增加了不必要的回路电感、电阻，对装置的效率、输出波形产生不利影响。

鉴于此，研制一种结构紧凑、绝缘耐压可靠且安装方便的高电压电容及负载放电装置是本技术领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高电压电容及负载一体化放电装置，所述放电装置将高压电容器、控制开关和放电负载采用模块一体化同轴连接，使得整个系统结构紧凑、易拆卸，并可重频运行，同时采用内外气体室结构的控制开关，有效保证了控制开关的绝缘耐压可靠性和工作稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高电压电容及负载一体化放电装置，包括同轴且依次连接的高压电容器结构、控制开关和放电负载结构，所述高压电容器结构包括高压电容器和设于高压电容器充电端的充电接口，高压电容器充电端通过充电接口与外界充电电源连接，放电负载结构包括负载外筒设于负载外筒内的负载电阻，控制开关包括开关外筒、铜杆、开关低压电极和开关高压电极，开关外筒为密封的外筒气体室且开关外筒内设有开关内筒、开关触发盘、第一支撑板和第二支撑板，开关内筒、第一支撑板和第二支撑板构成密封的内筒气体室，开关高压电极一端设于开关内筒中，开关高压电极另一端穿过开关内筒和开关外筒与高压电容器输出端连接，开关低压电极一端设于开关内筒中，开关低压电极另一端穿过开关内筒和开关外筒与负载电阻连接，开关触发盘设于开关内筒内且位于开关低压电极和开关高压电极之间并与铜杆一端连接，铜杆另一端穿过开关外筒并固定于开关外筒的外侧。

优选地，所述开关外筒的侧面设有第一法兰，第一法兰上设有设有第一充放气接口和第二充放气接口，第一充放气接口可与开关内筒连通用于对内筒气体室充放气，第二充放气接口可与开关外筒连通用于对外筒气体室充放气。

优选地，所述开关外筒外侧上设有第二法兰和设于第二法兰上的绝缘支撑环，铜杆穿过开关外筒和第二法兰固定在绝缘支撑环上。