[实用新型]一种气动串联高电压开关

说明书

技术领域

本发明涉及高电压领域，具体是涉及一种能够利用压缩气体驱动多级高电压开关同步串联断路或导通的装置，应用于MARX发生器的触发。

背景技术

在高电压技术、雷电模拟中MARX发生器有广泛的应用，其基本工作原理是多级电容器并联充电、串联放电，实现对充电电压的提升。为了达到串联放电的目的，要求MARX发生器触发开关同步导通，方能实现电压的叠加。

在《脉冲功率科学与技术》等书中有经典MARX发生器的原理和电路介绍，但是没有对触发开关的具体设计方法做出描述。目前公知的触发方式是采用电触发开关或者激光触发开关，采用高压电脉冲或者高能激光脉冲信号去触发开关间隙，实现导通。例如曾清,吴承金等的《低电感大电流场畸变开关的研制》（高电压技术2003年06期）所描述的场畸变开关、张信军等的《强光一号激光触发开关的触发系统》（强激光与粒子束2012年24卷3期）所描述的激光触发开关。但是电触发开关和激光触发开关都需要复杂的附属系统，例如场畸变开关首先需要高压脉冲发生器产生高压触发脉冲，同时触发回路和MARX放电主回路无法实现彻底的电隔离；激光触发开关首先要利用激光器产生高能激光并通过分光系统引入触发开关间隙，上述两种触发开关都存在系统复杂，价格昂贵，触发和放电回路易互相干扰、可靠性低的问题。

发明内容

为了克服现有触发开关系统复杂、放电和触发回路之间互相串扰等问题，本发明提供一种气动串联高电压开关，该开关不需要高电压或者激光附属系统，利用高压气体驱动的机械运动实现多级开关的同步导通，大幅度简化了触发系统，提高了全系统的可靠性和环境适应性， 适用于MARX发生器的触发。

为了实现上述目的，本方案采用如下技术手段：

一种气动串联高电压开关，包括若干级开关，其中每一级开关包括一个低压极、一个高压极和一个触发极，所述低压极与高压极之间连接一个绝缘隔板；所述低压极和高压极分别连接在相邻两级的电容器上，所述若干级开关直线串联布局，所述所有开关的低压极与高压极均为环形中空结构，所述环形中空结构内设置有一根绝缘杆，所述绝缘杆上设置有所述的若干个触发极，每一个触发极对应一个开关；所述高压开关的外部设置有气缸，气缸的活塞穿过气缸座与绝缘杆固定连接，所述绝缘杆在气缸活塞的带动下沿着环形中空结构的轴向运动。

在上述技术方案中，所述每一级开关中的低压极、高压极的环形中空结构上均设置有凸出部。

在上述技术方案中，所述低压极上的凸出部与高压极上的凸出部相互对立设置。

在上述技术方案中，触发极设置在低压极与高压极之间。

在上述技术方案中，所述触发极设置在低压极与高压极的中心对称线上。

在上述技术方案中，所述触发极的宽度尺寸小于低压极凸出部的凸出尺寸。

在上述技术方案中，所述绝缘杆上沿着绝缘杆的方向每两个触发极之间设置有若干个绝缘凸出部。

在上述技术方案中，所述每一级开关上的低压极、高压极采用中心对称布局方式，其中心位置为环形中空结构。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明采用整体的同轴直线结构所以结构电感较小，通过机械运动触发高电压开关具有极高的可靠性，实现了触发控制系统和放电主回路的彻底的电隔离，显著简化了触发控制系统，省去了昂贵、脆弱的高压脉冲系统和激光系统，显著降低了成本，提高了环境适应性，适用于军用、紧凑型MARX发生器触发。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是一个三级开关的结构示意图；

其中： 1是气缸体，2是气缸座，3是第一级开关低压极，4是绝缘隔板，5是第一级开关高压极，6是第一级电容器，7是第二级开关低压极，8是绝缘隔板，9是第二级开关高压极，10是第二级电容器，11是第三级开关低压极，12是绝缘隔板，13是第三级开关高压极，14是第三级电容器，15是 MARX输出电极，16是第一级触发极，17是绝缘连接杆， 18是第二级触发极，19是绝缘连接杆，20是第三级触发极。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。