[发明专利]一种用于水下脉冲放电的纳秒脉冲电源

说明书

本发明公开了一种用于水下脉冲放电的纳秒脉冲电源，由市电交流电供电，纳秒脉冲电源包括依次连接的开关模块、低压调压模块、低压整流模块、逆变器模块、高压调压模块、高压整流模块、高压储能模块、高压放电控制模块和限流保护模块。本发明的纳秒脉冲电源的主要元器件和功能模块均采用模块化设计，可方便更换，制作成本低。

技术领域

本发明涉及水下放电高功率脉冲电源技术领域，尤其涉及一种用于水下脉冲放电的纳秒脉冲电源。

背景技术

水下放电在水下材料处理、新材料制备、水下声源、水下流动控制等工业和科研领域发挥着关键作用，而高压脉冲电源是产生水下放电的必备设备之一。高压脉冲电源，是等离子体流动控制、空间等离子体微推进、等离子体水处理、体外冲击波碎石医疗等领域的关键设备之一。纳秒脉冲电源，能够产生纳秒或亚微秒时间尺度的脉冲电压。与直流连续放电或长脉冲放电相比，纳秒脉冲电源在放电中易于形成极高的峰值功率和峰值功率密度，能够减少放电过程中的热损耗，有助于等离子体的高效稳定生成，发挥着其他种类电源不可替代的作用。

但是，现有的纳秒脉冲电源结构整体固定，不方便更换维修，且成本相对较高。

发明内容

本发明意在提供一种用于水下脉冲放电的纳秒脉冲电源，解决现有的脉冲电源结构整体固定，制造成本高的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于水下脉冲放电的纳秒脉冲电源，由市电交流电供电，所述纳秒脉冲电源包括依次连接的开关模块、低压调压模块、低压整流模块、逆变器模块、高压调压模块、高压整流模块、高压储能模块、高压放电控制模块和限流保护模块；

所述开关模块，用于实现纳秒脉冲电源的开启和关闭；

所述低压调压模块，用于将输入的市电交流电电压调整至0～250V范围内的任意值而输出；

所述低压整流模块，用于将从低压调压模块输入的交流电整流为直流电，并输出至逆变器模块；

所述逆变器模块，用于将从低压整流模块输入的直流电转换为交流电，并能调整交流电的频率；

所述高压调压模块，用于对从逆变器模块输入的交流电进行升压，并输出高压交流电至高压整流模块；

所述高压整流模块，用于将从高压调压模块输入的高压交流整流为高压直流，并为后端的高压储能模块充能；

所述高压储能模块，由单个电容或多个并联的电容阵列构成，用于储能；

所述高压放电控制模块，用于控制脉冲放电输出的峰值电压；

所述限流保护模块，由若干并联的大功率低阻值的电阻构成，用于对脉冲放电电路进行过流保护。

进一步的，所述纳秒脉冲电源整体安装在聚四氟乙烯绝缘板上，所述开关模块、低压调压模块、低压整流模块、逆变器模块、高压调压模块、高压整流模块、高压储能模块、高压放电控制模块和限流保护模块均采用绝缘螺柱垫高并固定于所述聚四氟乙烯绝缘板。

进一步的，所述高压整流模块由限流电阻和高压大功率整流二极管串联组成。

进一步的，所述高压放电控制模块由气体放电管阵列和机械转盘构成，所述气体放电管阵列由相互串联的气体放电管构成，所述气体放电管均留有引出端，所述机械转盘由中心接线电极和弹簧片构成，所述中心接线电极连接高压储能模块，所述弹簧片接通气体放电管阵列中的任一气体放电管的引出端。

进一步的，所述弹簧片与气体放电管阵列中的任一气体放电管的引出端采用螺栓连接。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益技术效果：