[发明专利]一种双路单间隙等离子体喷射装置及其应用

说明书

本发明公开了一种双路单间隙等离子体喷射装置及其应用，利用脉冲放电同步触发等离子体喷射装置，通过具有初始储能的大电容为等离子体喷射器中毛细管放电消融绝缘产气材料的过程供能，持续产生大量等离子体，基于毛细管内外的巨大压差，形成高温、高压、高密度的等离子体射流。本装置采用单间隙毛细管放电喷射，结构简单，喷射距离长，触发性能稳定，能有效满足长间距、低工作系数下的间隙触发需求。增加主放电电容器的电容量可以增加毛细管中放电电流的脉冲宽度和电流持续时间，从而延长等离子体喷射的持续时间，这对于间隙的可靠触发导通具有重要的作用。

技术领域

本发明属于脉冲功率技术领域，具体涉及一种双路单间隙等离子体喷射装置及其应用。

背景技术

随着脉冲功率技术的发展，气体间隙得到了广泛研究与应用，可作为高压脉冲形成的开关器件、高压脉冲陡化开关或电力设备的过电压保护装备。气体间隙性能往往受回路参数和大气环境的影响，如温度、湿度或压强的变化都会影响间隙的自击穿性能。应用于工作电压远低于自击穿电压的低工作系数状态下，气体间隙更具有时延长、抖动大的特点，影响间隙击穿的可靠性。

现有的气体间隙常采用强制触发的手段，如使用小间隙火花放电造成电场畸变，或紫外预电离引起流注放电等。对于长间距，低工作系数的应用场合，上述的触发手段均有注入间隙能量较低的缺点，增大了引燃间隙的难度。而基于毛细管放电的等离子体喷射触发技术通过直接向间隙内注入高速、高压、高密度等离子体射流的方式，能够在工作电压远低于自击穿电压的场合稳定引燃气体间隙，具有极高的可靠性，得到了广泛的应用。对于两个或多个气体间隙工作在长间距、低工作系数场合时候，则需要相应数量的等离子体喷射器及其控制装置。因此设计简单、高效的双路乃至多路等离子体喷射器触发装置，具有相应的必要性。

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，提供一种双路单间隙等离子体喷射装置及其应用，利用脉冲放电同步触发等离子体喷射装置，通过具有初始储能的大电容为等离子体喷射器中毛细管放电消融绝缘产气材料的过程供能，持续产生大量等离子体，基于毛细管内外的巨大压差，形成高温、高压、高密度的等离子体射流。本装置采用单间隙毛细管放电喷射，结构简单，喷射距离长，触发性能稳定，能有效满足长间距、低工作系数下的间隙触发需求。增加主放电电容器的电容量可以增加毛细管中放电电流的脉冲宽度和电流持续时间，从而延长等离子体喷射的持续时间，这对于间隙的可靠触发导通具有重要的作用。

本发明采用以下技术方案：

一种双路单间隙等离子体喷射装置，包括第一直流电源，第一直流电源经脉冲电容与脉冲变压器的脉冲变压器原边连接，脉冲变压器的脉冲变压器副边正端与第一等离子体喷射器连接，脉冲变压器的脉冲变压器副边负端与第二等离子体喷射器连接，从脉冲变压器副边绕组的1/2匝数中间位置引出脉冲变压器副边中间位置抽头，脉冲变压器副边中间位置抽头经保护电感、主放电电容和第二直流电源的并联支路后分别与第一等离子体喷射器和第二等离子体喷射器连接，脉冲变压器副边正端和脉冲变压器副边中间位置抽头间的副边绕组向第一等离子体喷射器提供高压触发脉冲输出，脉冲变压器副边负端和脉冲变压器副边中间位置抽头间的副边绕组向第二等离子体喷射器提供高压触发脉冲输出。

具体的，第一直流电源与脉冲变压器原边之间并联连接晶闸管和续流二极管构成放电回路，晶闸管导通时，脉冲电容经晶闸管和脉冲变压器原边放电，脉冲变压器的副边输出电压脉冲同步触发第一等离子体喷射器和第二等离子体喷射器。

具体的，脉冲电容的容值为1～4μF。

具体的，主放电电容的容值为20～120uF，充电电压取1～3kV。

具体的，等离子体喷射器包括内部为中空结构的绝缘材料，绝缘材料的中心通孔内插入有内导体的一端，形成细长的毛细管通道构成单间隙毛细管通道，绝缘材料的外部设置有外导体。