专利名称：等离子体快速激发开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大功率电子开关，具体是一种等离子体快速激发开关。
背景技术：
根据控核聚变工程物理设计，等离子体的产生与快速上升需要在真空室中产生8V与4V的环电压，这时需要极向场超导线圈上产生数千伏的电压，为降低电源系统与整流器的造价，采用开关换流的方式来提供所需电压，因此极向场电源系统中设置了开关换流装置，在较小容量的托卡马克的装置中，如HT-7，普遍采用储能电容放电的形式来实现等离子体电流的产生。随着托卡马克装置规模的不断增加，若依然采用上述方式，储能电容所需数量很大，因此大多采用开关换流方式。目前，受控核聚变工程中超导等离子体激发皆采用电容器放电的方式，充电时间长，重复工作周期长，放电与回路参数有关，如第一次等离子体激发不了，所有操作要重新操作才能在放电。在高电压下，等离子激发由多组电源相互协调来完成，控制难度大。
发明内容
为了克服现有电容器放电不足，本发明提供一种新型的等离子体激发开关。它由晶闸管、二极管、电容器、触发器、快速充电装置与泄放电阻组成。通过触发器控制与泄放电阻的调节，可使串于本开关回路的超导线圈电流快速调节。该种开关方式可靠地保证了多组电源工作一致，实现托卡马克装置装置中等离子的快速、可靠激发。
本发明的技术方案如下等离子体快速激发开关，其特征在于在输入端A和输出端B之间有二极管D1和晶闸管V1反相并联支路，输入端A和输出端B之间还有击穿电阻R1并联支路，晶闸管V2和电容C1、电感L1串联后并联于输入端A和输出端B之间，电容C1两端并联有泄放电阻R2和充电机二个支路，触发器分别和晶闸管V1、V2的触发控制端连接。
所述的二极管D1和晶闸管V1反相并联支路中分别串联有快速熔断器FF2、FF1，泄放电阻R2的并联支路中还串联有泄放开关S。
本发明利用可控硅与二极管的反并联作开关主体，再用电容器与触发器解决多组开关的开通与关断的一致，同时利用泄放电阻把开关开断时能量进行瞬时转换消耗，利用负载超导线圈的电流突变而产生尖峰电压去激发等离子体，等离子体激发同时还提供了等离子体维持连续的能量。其击穿电压与尖峰大小可通过回路电流与击穿电阻进行调节。如第一次等离子体不能击穿可再次关断其开关，再产生一次激发等离子体的高电压。这样可做到等离子体激发的任意性。
本发明等离子体快速激发开关，是一种无触点、无噪声、寿命长、开闭迅速(直流15KA电流关断时间≤1mS)、维护方便的新型开关。该种开关方式可靠地实现了多组电源工作一致，确保了托卡马克装置装置中等离子的快速、可靠激发。
图1是本发明结构原理图。
图2为本发明关断试验波形。
具体实施例方式
参见图1、图2。
原理说明先由充电机对电容器C1进行充电，电容器C1始终处于浮充状态，同时由触发器发送强脉冲触发晶闸管V1，使晶闸管V1导通，此时其开关处于合状态，但需击激发离子体时，触发器发出一组强脉冲触发去晶闸管V2，晶闸管V2一导通，电容器C1通过二极管D1进行放电，使晶闸管V1两端的电压限在二极管D1两端的电压，同时电容器C1放电电流对已导通的晶闸管V1进行倒灌，使晶闸管V1所流过的电流小于本身的箝注电流，从而关断晶闸管V1，开关此时为分闸状态。在关断晶闸管V1关断同时，回路超导负载所流过的电流瞬时突变，产生很高的感应电势激发等离子体，回路电流下降速度由换流电阻控制，同时回路分断瞬时能量通过击穿电阻进行转移消耗。
权利要求
1.等离子体快速激发开关，其特征在于在输入端A和输出端B之间有二极管D1和晶闸管V1反相并联支路，输入端A和输出端B之间还有击穿电阻R1并联支路，晶闸管V2和电容C1、电感L1串联后并联于输入端A和输出端B之间，电容C1两端并联有泄放电阻R2和充电机二个支路，触发器分别和晶闸管V1、V2的触发控制端连接。
2.根据权利要求1所述的开关，其特征在于所述的二极管D1和晶闸管V1反相并联支路中分别串联有快速熔断器FF2、FF1，泄放电阻R2的并联支路中还串联有泄放开关S。
全文摘要
本发明公开了一种等离子体快速激发开关，其特征在于在输入端A和输出端B之间有二极管D1和晶闸管V1反相并联支路，输入端A和输出端B之间还有击穿电阻R1并联支路，晶闸管V2和电容C1、电感L1串联后并联于输入端A和输出端B之间，电容C1两端并联有泄放电阻R2和充电机二个支路，触发器分别和晶闸管V1、V2的触发控制端连接。本发明是一种无触点、无噪声、寿命长、开闭迅速(直流15KA电流关断时间≤1mS)、维护方便的新型开关。该种开关方式可靠地实现了多组电源工作一致，确保了托卡马克装置装置中等离子的快速、可靠激发。
文档编号H03K17/72GK1933332SQ200610086278
公开日2007年3月21日 申请日期2006年8月29日 优先权日2006年8月29日
发明者汤伦军, 李定, 付鹏 申请人:中国科学院等离子体物理研究所