[发明专利]一种多路高压脉冲同步触发系统及方法

说明书

本发明公开了一种多路高压脉冲同步触发系统及方法，脉冲形成线单元设置有高压脉冲输入端和高压脉冲输出端；脉冲形成线单元的高压脉冲输入端与高压脉冲源单元的高压输出端连接用于谐振充电，脉冲形成线单元的高压脉冲输出端与陡化开关的第一主电极连接，陡化开关的第二主电极与脉冲传输线单元的高压触发脉冲输入端相连，脉冲传输线单元的高压触发脉冲输出端输出多路高压同步触发脉冲，多路高压同步触发脉冲中的一路输出与监测单元的高压触发脉冲输入端连接。本发明系统结构简单，成本低，可扩展性强，输出高幅值、快前沿的同步触发脉冲，能够满足大型脉冲功率装置中并联气体开关同步触发的要求。

技术领域

本发明属于脉冲功率技术领域，具体涉及一种多路高压脉冲同步触发系统及方法。

背景技术

对于脉冲功率装置来说，为了获得超大幅值的电流输出，需采用大量电容器并联放电的形式，考虑到电容器的保护、开关的通流和装置回路电感等问题，常把这些电容器分成若干组，每组包含一台或多台电容器，并和一台气体开关相连。不同输出能力的脉冲功率装置，包含的气体开关数量不同，一般几台到几百台，基于LTD的大型脉冲功率装置，包含高达10⁵量级的气体开关。装置工作时，气体开关需具有触发时延短、分散性小的特性，在触发电压作用下，并联的气体开关同时动作，各台电容器近乎同时放电，从而获得最大幅值的电流输出，这对并联气体开关的同步触发技术提出了极高的要求。

目前主要有电触发和激光触发两种技术路线。激光触发技术，一种是激光直接触发脉冲功率装置回路主开关，所需能量较高，难以应用于有大规模开关的装置；还有一种是激光作为触发系统中气体开关的触发源，具有较好的可扩展性，但其系统造价昂贵。电脉冲触发系统具有很高的技术成熟度，产生快前沿、高幅值电脉冲的方法有许多种，主要包括电容器快放电型、紧凑Marx型、脉冲变压器型、传输线型以及脉冲形成线型等，其中，基于单路水介质脉冲形成线的触发系统，能将单路形成线电压扩大为几十路的触发脉冲，通过多路并联电缆输出，为了保证输出脉冲的电压幅值和上升前沿，并联电缆的数量受限于水介质脉冲形成线的阻抗。往往需要通过增加水介质脉冲形成线的数量，成比例的增加触发脉冲输出路数，来满足并联气体开关的触发要求。同时，水介质形成线的设计必须谨慎处理水中绝缘体沿面的绝缘强度，有效消除绝缘体沿面气泡。采用水介质形成线的触发系统存在结构复杂、设计要求高，造价偏高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种多路高压脉冲同步触发系统及方法，。

本发明采用以下技术方案：

一种多路高压脉冲同步触发系统，包括脉冲形成线单元，脉冲形成线单元设置有高压脉冲输入端和高压脉冲输出端；脉冲形成线单元的高压脉冲输入端与高压脉冲源单元的高压输出端连接用于谐振充电，脉冲形成线单元的高压脉冲输出端与陡化开关的第一主电极连接，陡化开关的第二主电极与脉冲传输线单元的高压触发脉冲输入端相连，脉冲传输线单元的高压触发脉冲输出端输出多路高压同步触发脉冲，多路高压同步触发脉冲中的一路输出与监测单元的高压触发脉冲输入端连接。

具体的，脉冲形成线单元包括N+1路高压同轴电缆，N+1路高压同轴电缆一端的芯线和屏蔽层并联连接，芯线接高压脉冲源单元的高电位输出端，屏蔽线接高压脉冲源单元的低电位输出端，N+1路高压同轴电缆另一端芯线与陡化开关的第一主电极并联连接，屏蔽层与脉冲传输线单元连接，组成N+1路脉冲形成线。

进一步的，脉冲形成线单元的等效电容C_X为：

C_X＝m*(N+1)*C₀

其中，m为L₁～L_N+1高压同轴电缆每路的长度，C₀为L₁～L_N+1高压同轴电缆单位长度等效电容。

具体的，陡化开关为不带触发结构或带触发结构的陡化间隙，开关击穿电压分散性≤3％。