一种贯穿式双电极点火触发开关

1.本发明属于触发点火技术领域，涉及一种贯穿式双电极点火触发开关。


背景技术：

2.高电压试验电路中，放电触发装置一般采用三电极球隙触发开关。其中，主电极由一对石墨半球拉开一定间隙构成，用于触发控制的针状触发电极位于一侧半球的中心圆孔内，该针状电极与石墨球之间构成触发间隙，触发间隙内一般还填装陶瓷管或聚四氟管用于绝缘和针状电极的固定。当在触发电极与石墨球之间施加脉冲点火信号时，会引起主电极电场分布的畸变，从而使主电极球隙击穿导通。
3.上述传统的三电极触发原理存在一定的局限性，例如，当主电极球隙间电压过低时，触发间隙的脉冲电场扰动往往很难形成主球隙的贯穿；其二，主球隙贯穿时的通流能量会造成触发电极的电磨损，影响其使用寿命及可靠性；其三，每次使用前都要根据主回路电压值调整其主电极球隙距离，给使用带来一定的不便，尤其是在主回路电压较高时，主间隙距离和电压的配合很难同时满足触发可靠性和非触发稳定性的要求，这种情况下往往需要采用串联球隙的方式。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种贯穿式双电极点火触发开关，该开关能够同时满足触发可靠性及非触发稳定性的要求，同时电磨损较小。
5.为达到上述目的，本发明所述的贯穿式双电极点火触发开关包括回路高压端、回路低压端、高压脉冲源、脉冲变压器、高压二极管、高压电阻、隔直耦合电容、双电极球隙开关及磁开关；
6.脉冲变压器的原边绕组与高压脉冲源相连接，脉冲变压器中副边绕组的一端与高压电阻的一端、双电极球隙开关的一端及回路低压端相连接，高压电阻的另一端与高压二极管的正极相连接，脉冲变压器中副边绕组的另一端与高压二极管的负极及隔直耦合电容的一端相连接，隔直耦合电容的另一端与磁开关的一端及双电极球隙开关的另一端相连接，磁开关的另一端与回路高压端相连接。
7.静态时，通过磁开关对隔直耦合电容充电，使双电极球隙开关的两端存在直流偏置电压。
8.点火触发时，高压脉冲源产生的高压脉冲传输至脉冲变压器的原边绕组，通过脉冲变压器对所述高压脉冲升压后输出，隔直耦合电容输出直流偏置电压，所述直流偏置电压和升压后的高压脉冲耦合叠加后作用于双电极球隙开关上，使双电极球隙开关的球隙发生击穿。
9.球隙击穿导通后，隔直耦合电容上储存的电荷经双电极球隙开关、高压电阻及高压二极管构成的回路进行泄放，以形成续流电流。
10.球隙击穿导通后，试验回路对磁开关充电，在球隙间的电弧熄灭前，使磁开关饱和
导通，此时球隙仍处于导通状态，试验回路被完全接通，完成点火触发。
11.所述续流电流的持续时间大于试验回路电压作用下磁开关的饱和导通时间。
12.本发明具有以下有益效果：
13.本发明所述的贯穿式双电极点火触发开关在具体操作时，点火触发时，高压脉冲源产生的高压脉冲传输至脉冲变压器的原边绕组，通过脉冲变压器对所述高压脉冲升压后输出，隔直耦合电容输出直流偏置电压，所述直流偏置电压和升压后的高压脉冲耦合叠加后作用于双电极球隙开关上，使双电极球隙开关的球隙发生击穿，满足触发可靠性的要求，双电极球隙开关的球隙可以适当增加，避免未触发情况下自放电的发生，满足非触发稳定性的要求，同时双电极球隙开关的结构简单，不易损坏，电磨损较小，使用寿命长。
附图说明
14.图1为本发明的结构图；
15.图2为触发点火过程中双电极球隙开关的通流示意图。
16.其中，1为高压脉冲源、2为脉冲变压器、3为高压二极管、4为高压电阻、5为隔直耦合电容、6为双电极球隙开关、7为磁开关。
具体实施方式
17.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
18.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
19.参考图1，本发明所述的贯穿式双电极点火触发开关包括回路高压端、回路低压端、高压脉冲源1、脉冲变压器2、高压二极管3、高压电阻4、隔直耦合电容5、双电极球隙开关6及磁开关7；
20.脉冲变压器2的原边绕组与高压脉冲源1相连接，脉冲变压器2中副边绕组的一端与高压电阻4的一端、双电极球隙开关6的一端及回路低压端相连接，高压电阻4的另一端与高压二极管3的正极相连接，脉冲变压器2中副边绕组的另一端与高压二极管3的负极及隔直耦合电容5的一端相连接，隔直耦合电容5的另一端与磁开关7的一端及双电极球隙开关6的另一端相连接，磁开关7的另一端与回路高压端相连接。
21.本发明的工作过程为：
22.参考图2，静态时，试验回路端口通过磁开关7对隔直耦合电容5充电，使双电极球隙开关6的两端存在直流偏置电压；
23.点火触发时，高压脉冲源1产生的高压脉冲传输至脉冲变压器2的原边绕组，通过脉冲变压器2对所述高压脉冲升压后输出，隔直耦合电容5输出直流偏置电压，所述直流偏置电压和升压后的高压脉冲耦合叠加后作用于双电极球隙开关6上，使双电极球隙开关6的球隙发生击穿，同时磁开关7起到高频隔离作用，确保脉冲电压主要作用于双电极球隙开关6；球隙击穿导通后，隔直耦合电容5上储存的电荷经双电极球隙开关6、高压电阻4及高压二极管3构成的回路进行泄放，以形成续流电流，所述续流电流使得球隙间的击穿电弧可以在数微秒内维持燃弧状态；球隙击穿导通后，试验回路对磁开关7充电，在球隙间的电弧熄灭前，使磁开关7饱和导通，此时球隙仍处于导通状态，试验回路被完全接通，完成点火触发，其中，所述续流电流的持续时间大于试验回路电压作用下磁开关7的饱和导通时间。
24.在实际操作时，通过调整高压脉冲源1和脉冲变压器2的参数，可以保证双电极球隙开关6在触发时可靠导通，不受试验回路端口电压影响；双电极球隙开关6的间隙距离可应用于多个电压等级，无需每次使用前根据试验回路电压等级调整球隙距离，简化使用流程；使用中可适当增加球隙距离，避免未触发情况下自放电的发生，提高其可靠性；结构简单，不易损坏，使用寿命长。
25.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种贯穿式双电极点火触发开关，其特征在于，包括回路高压端、回路低压端、高压脉冲源(1)、脉冲变压器(2)、高压二极管(3)、高压电阻(4)、隔直耦合电容(5)、双电极球隙开关(6)及磁开关(7)；脉冲变压器(2)的原边绕组与高压脉冲源(1)相连接，脉冲变压器(2)中副边绕组的一端与高压电阻(4)的一端、双电极球隙开关(6的一端及回路低压端相连接，高压电阻(4)的另一端与高压二极管(3)的正极相连接，脉冲变压器(2)中副边绕组的另一端与高压二极管(3)的负极及隔直耦合电容(5)的一端相连接，隔直耦合电容(5)的另一端与磁开关(7)的一端及双电极球隙开关(6)的另一端相连接，磁开关(7)的另一端与回路高压端相连接。2.根据权利要求1所述的贯穿式双电极点火触发开关，其特征在于，静态时，通过磁开关(7)对隔直耦合电容(5)充电，使双电极球隙开关(6)的两端存在直流偏置电压。3.根据权利要求2所述的贯穿式双电极点火触发开关，其特征在于，点火触发时，高压脉冲源(1)产生的高压脉冲传输至脉冲变压器(2)的原边绕组，通过脉冲变压器(2)对所述高压脉冲升压后输出，隔直耦合电容(5)输出直流偏置电压，所述直流偏置电压和升压后的高压脉冲耦合叠加后作用于双电极球隙开关(6)上，使双电极球隙开关(6)的球隙发生击穿。4.根据权利要求3所述的贯穿式双电极点火触发开关，其特征在于，球隙击穿导通后，隔直耦合电容(5)上储存的电荷经双电极球隙开关(6)、高压电阻(4)及高压二极管(3)构成的回路进行泄放，以形成续流电流。5.根据权利要求4所述的贯穿式双电极点火触发开关，其特征在于，球隙击穿导通后，试验回路对磁开关(7)充电，在球隙间的电弧熄灭前，使磁开关(7)饱和导通，此时球隙仍处于导通状态，试验回路被完全接通，完成点火触发。6.根据权利要求4所述的贯穿式双电极点火触发开关，其特征在于，所述续流电流的持续时间大于试验回路电压作用下磁开关(7)的饱和导通时间。

技术总结
本发明公开了一种贯穿式双电极点火触发开关，包括回路高压端、回路低压端、高压脉冲源、脉冲变压器、高压二极管、高压电阻、隔直耦合电容、双电极球隙开关及磁开关；脉冲变压器的原边绕组与高压脉冲源相连接，脉冲变压器中副边绕组的一端与高压电阻的一端、双电极球隙开关的一端及回路低压端相连接，高压电阻的另一端与高压二极管的正极相连接，脉冲变压器中副边绕组的另一端与高压二极管的负极及隔直耦合电容的一端相连接，隔直耦合电容的另一端与磁开关的一端及双电极球隙开关的另一端相连接，磁开关的另一端与回路高压端相连接，该开关能够同时满足触发可靠性及非触发稳定性的要求，同时电磨损较小。同时电磨损较小。同时电磨损较小。


技术研发人员：翟小社 刘镇玮 彭朝政 高泽熙 郑浩
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/8/21