[实用新型]一种基于激光诱导放电的快速高压开关

说明书

本实用新型公开了一种基于激光诱导放电的快速高压开关，包括高压侧球形电极，高压侧球形电极通过高压侧连杆、紧固件与高压侧支撑板连接，低压侧球形电极，低压侧球形电极通过低压侧连杆、低压侧内壁法兰盘、低压侧外壁法兰盘与低压侧支撑板连接，高压侧支撑板与低压侧支撑板分别与底座连接，在高压侧球形电极与低压侧球形电极之间设有位置相对应的至少一对第一扩束反光镜和第二扩束反光镜，在第一扩束反光镜或第二扩束反光镜的一侧倾斜设置有反光镜，与反光镜发光位置相对应的一侧设有激光准直镜，激光准直镜通过准直镜法兰与高压侧支撑板或低压侧支撑板连接，激光准直镜通过准直镜光缆接口、光缆与高频激光发射器连接。

技术领域

本实用新型涉及高电压应用新技术高压开关技术领域，具体涉及一种基于激光诱导放电的快速高压开关。

背景技术

脉冲功率技术的原理是将很大的能量储存在电容、电感等储能元件中，然后通过快速开关将此能量在极短的时间内释放到负载上，以得到极高的功率。这就要求开关必须有极高的di/dt容量以及极短的导通时间。

目前脉冲功率技术中应用较多的开关类型主要有:气体火花开关、三电极开关、半导体开关等几大类。

气体火花开关和三电极开关的不足在于，必须提供一个上升快、幅值大的负触发脉冲，而且触发极加压时会造成电场畸变，触发电压的陡度、幅值、稳定度对开关时间的分散性有很大的影响，时间抖动相对较大。不宜对多通道开关进行同步触发。

半导体器件的开关特性主要受正常温度下电荷载流子的迁移速率和密度的限制，以晶闸管和IGBT为代表的可控器件，其导通只能先在门极附近形成局部导通区，然后经过几微妙到几十微妙的时间扩展到整个阴极从而导通，其导通时间相对较长。器件的di/dt容量限制了其承受电流上升率的能力。一般应用在脉冲功率较小的场合。

而在稍不均匀电场下，基于激光触发的快速开关具有几纳秒到几十纳秒的极短导通时间，具有灵活可调的di/dt容量，导通的触发形式不会畸变开关电极的电场。另外，气体开关的自恢复性特性使得其有更长的使用寿命，激光触发的极低时延特性可以实现多通道开关同步触发的作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种在不破坏电极的条件下，通过高频激光可以精准同步触发时间，通过基于螺旋测微器原理设计的移动电极结构可以精准的调节电极间距，从而控制触发电压。通过反光镜的组合对高频激光进行扩束，高频激光光路的增多使得高压球隙间更多的气体分子处于激发态，进而产生的初始电子的数量也随之倍增，所以气隙击穿的发展时间就会大大减少，从而实现快速导通仪的基于激光诱导放电的快速高压开关。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种基于激光诱导放电的快速高压开关，所述快速高压开关包括高压侧球形电极，高压侧球形电极通过高压侧连杆、紧固件与高压侧支撑板连接，在高压侧球形电极的一侧设有与高压侧球形电极位置相对应且相隔设定距离的低压侧球形电极，低压侧球形电极通过低压侧连杆、低压侧内壁法兰盘、低压侧外壁法兰盘与低压侧支撑板连接，高压侧支撑板与低压侧支撑板分别与底座连接，在高压侧球形电极与低压侧球形电极之间设有位置相对应的至少一对第一扩束反光镜和第二扩束反光镜，在第一扩束反光镜或第二扩束反光镜的一侧倾斜设置有反光镜，与反光镜发光位置相对应的一侧设有激光准直镜，激光准直镜通过准直镜法兰与高压侧支撑板或低压侧支撑板连接，激光准直镜通过准直镜光缆接口、光缆与高频激光发射器连接。

优选的技术方案是，所述高压侧连杆与低压侧连杆均为穿过高压侧支撑板与低压侧支撑板的黄铜杆，黄铜杆上设有螺纹段。

进一步优选的技术方案是，所述高压侧球形电极一侧的紧固件为设置在高压侧支撑板两侧与黄铜杆上螺纹段螺纹连接的螺母，螺母的边缘设置为圆角。