多路径高压放电装置及其控制方法和应用与流程

本发明涉及高压放电点火技术领域，具体涉及一种多路径高压放电装置及其控制方法和应用。

背景技术：

在通常空间放电应用中，一个高压发生器有一对高压输出电极，能产生一条放电路径，两个高压发生器产生两条放电路径。当需要更多的放电路径时，则要更多的高压发生器。随之而来的是装置的体积、成本和结构复杂程度会相应增加，这在相当大的程度上阻碍了多路径高压放电应用的实现，尤其是在装置的体积和成本受到限制的情况下。所以较多高压放电路径应用的实现变得相当困难，甚至于不能实现。

技术实现要素：

针对背景技术中指出的问题，本发明提出一种多路径高压放电装置及其控制方法和应用，利用较少的高压发生器产生较多的放电路径。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种多路径高压放电装置，包括高压发生器和控制器，高压发生器具有两个异性高压输出电极，控制器用于控制高压发生器进行放电工作，所述高压发生器设置有三个，六个高压输出电极在同一平面内分布，六个高压输出电极在同一平面内成正六边形分布，且同一高压发生器上的两个异性高压输出电极位于正六边形的对角线的两端；

控制器可控制高压发生器产生高压放电的时机，控制器可控制高压发生器的两个异性高压输出电极的极性改变。

本发明还进一步设置为，所述的军用点火设备内设有如权利要求1所述的高压放电装置，六个高压输出电极分布在军用点火设备的点火口。

一种多路径高压放电装置的控制方法，其特征在于：包括ha、hb、hc三个高压发生器，并受控制器控制；a+和a-为ha的一对输出电极并位于正六边形的一对角线上，b+、b-为hb的一对输出电极并位于正六边形的一对角线上，c+、c-为hc的一对输出电极并位于正六边形的一对角线上，正六边形的每条边两端的电极的极性均不同。a+、a-、b+、b-、c+、c-六个电极放置分布在空间平面正六边形的六个角上。控制器通过控制ha、hb和hc产生高压的时机，可产生下述状态：

状态1：ha产生高压，hb、hc不产生高压时，a+、a-之间产生放电，路径为a；

状态2：hb产生高压，ha、hc不产生高压时，b+、b-之间产生放电，路径为b；

状态3：hc产生高压，ha、hb不产生高压时，c+、c-之间产生放电，路径为c；

状态4：ha、hb同时产生高压，hc不产生高压时，则相邻的异极性电极a+与b-和b+与a-之间将同时产生放电，路径为d和e；

状态5：hb、hc同时产生高压，ha不产生高压时，则相邻的异极性电极b+与c-和c+与b-之间将同时产生放电，路径为f和g；

状态6：hc、ha同时产生高压，hb不产生高压时，则相邻的异极性电极c+与a-和a+与c-之间将同时产生放电，路径为h和i；

将上述6种状态有效组合，并循环工作，实现网状放电。

本发明还进一步设置为，所述的有效组合依次为状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6。

本发明还进一步设置为，所述的有效组合依次为状态1、状态4、状态3、状态2、状态5、状态6。

本发明还进一步设置为，所述的有效组合依次为状态1、状态5、状态3、状态4、状态2、状态6。

本发明还进一步设置为，所述的有效组合依次为状态1、状态6、状态3、状态4、状态5、状态2。

本发明还进一步设置为，所述的有效组合依次为状态1、状态3、状态3、状态4、状态5、状态6。

本发明还进一步设置为，所述的有效组合依次为状态1、状态4、状态3、状态4、状态5、状态6。

本发明还进一步设置为，将ha、hb、hc三个高压发生器的两个异性高压输出电极的极性相互切换。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：

本发明所提供的多路径高压放电装置及采用该放电装置的军用点火设备，其通过六对异性高压输出电极能产生大于六条的放电路径，通过控制器使其在短时间内频繁的依次放电，可形成网状的电弧，进行点火。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为两只高压发生器装置的两对高压输出电极在空间的分布图；

图2为采用三只高压发生装置的多路径放电装置的简化图；

图3为采用三只高压发生装置的多路径放电装置的简化图。

具体实施方式

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实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如下参考图1-3对本发明进行说明：

电极间击穿所需电压随着电极间距离的增加而增加，在一定的范围内近似于线性关系，其比值以平均击穿强度表示，平均击穿强度eav＝极间击穿电压uj/极间距离d。

在不属于同一个高压发生器的输出电极之间实现放电可已通过以下简单的电极间电压距离比值或电极间距离作为设计依据和判断条件，再经过实验确定。

图1为两只高压发生器装置的两对高压输出电极在空间的分布图，其在同一平面内围成矩形。

a+、a-是一个高压发生器的一对高压输出电极，电极间距离为da，产生高压时，a+为阳极，a-为阴极，极间电压为ua，其电压距离比为ka＝ua/da；

b+、b-是另一个高压发生器的一对高压输出电极，电极间距离为db，产生高压时，b+为阳极，b-为阴极，极间电压为ub，其电压距离比为kb＝ub/db；

以a+、b-之间和b+、a-之间放电路径，两高压发生器在同时产生高压时，a+、b-距离为dab，b+、a-距离dba，其距离和为d＝dab+dba，电压和为u＝ua+ub，其电压距离比为kab＝(ua+ub)/(dab+dba)；

在空间有效分布高压输出电极，使得kab大于ka和kb，即kab>max(ka,kb)。在同时产生高压时，随着ua、ub电压的上升，kab将先于ka和kb到达击穿强度e，即a+、b-之间和b+、a-之间将先于a+、a-之间和b+、b-之间击穿，从而实现a+、b-之间和b+、a-之间放电。

以kab>max(ka,kb)作为判断依据，我们称之为场强判断法。

当两只高压发生器性能相同或相近时，即ua＝ub＝u，则kab＝u/[(dab+dba)/2]，kb＝u/db，ka＝u/da；上述kab>max(ka,kb)简变化为(dab+dba)/2<min(da,db)；

因此得出更为简便的设计依据和判断条件——距离判断法：

当两只高压发生器性能相同或相近时，两高压发生器在同时产生高压时，能使不属于同一个高压发生器的输出电极之间实现放电的条件是：两段分属于不同高压发生器的异性电极之间的距离的平均值应均小于两段属于各自高压发生器电极之间的距离，即(dab+dba)/2<min(da,db)。

图2为采用三只高压发生器装置的简化图。ha、hb、hc为三个高压发生器，并受控制器(控制电路)控制；a+和a-为ha的一对输出电极并位于正六边形的一对角线上，b+、b-为hb的一对输出电极并位于正六边形的一对角线上，c+、c-为hc的一对输出电极并位于正六边形的一对角线上，正六边形的每条边两端的电极的极性均不同。a+、a-、b+、b-、c+、c-六个电极放置如图3分布在空间平面正六边形的六个角上。控制器通过控制ha、hb和hc产生高压的时机，可产生下述状态：

状态1：ha产生高压，hb、hc不产生高压时，a+、a-之间产生放电，路径为a。

状态2：hb产生高压，ha、hc不产生高压时，b+、b-之间产生放电，路径为b。

状态3：hc产生高压，ha、hb不产生高压时，c+、c-之间产生放电，路径为c。

状态4：ha、hb同时产生高压，hc不产生高压时，则相邻的异极性电极a+与b-和b+与a-之间将同时产生放电，路径为d和e。

状态5：hb、hc同时产生高压，ha不产生高压时，则相邻的异极性电极b+与c-和c+与b-之间将同时产生放电，路径为f和g。

状态6：hc、ha同时产生高压，hb不产生高压时，则相邻的异极性电极c+与a-和a+与c-之间将同时产生放电，路径为h和i。

状态7：ha、hb、hc同时产生高压时，已不能产生上述放电路径以外的新的放电路径，故已无必要。

将上述的前6种状态有效组合，可实现多达a、b、c、d、e、f、g、h、i九条放电路径。

改变图2输出电极极性如图3，可实现如图3所示的a、b、c、d、e、f、g、h、i九条放电路径。

上述具体实施方式已经实验证明，且电极放置分布不限于分布在空间平面正六边形的六个角上，凡是符合本发明原理的任何空间电极分布均适用

n(n≥2)个高压发生器，在空间有效分布其高压输出电极，使其能在不属于同一个高压发生器的输出电极之间产生放电(在其同时产生高压时)，采用同时和非同时产生高压的控制策略，可产生m(m>n)条的高压放电路径。当其中的高压发生器高压输出极性可控时，控制策略通过增加对高压发生器输出的极性控制，可产生更多的高压放电路径。

本发明中列举的电极分布为优选的、规律的分布状态，实际应用时，可根据情况选择其他的电极分布状态，并应用本发明提供的输出电极分布规则来实现多路径的放电。

控制器使用如下方法来控制高压发生器工作：

方法1，单独控制各个高压发生器产生高压，各个高压发生器的两个异极性之间均能产生一条放电路径；

方法2，控制一个以上的高压发生器产生高压，同一高压发生器的异极性之间产生放电路径和/或不同高压发生器的异极性之间产生放电路径；

方法3，控制一个以上的高压发生器产生高压，并控制至少一个高压发生器的两个高压输出电极之间的极性改变，同一高压发生器的异极性之间产生放电路径和/或不同高压发生器的异极性之间产生放电路径；

异极性输出电极之间产生放电路径规则：距离较近的两个异极性之间优先产生放电路径，同一时间一个电极只能产生一条放电路径。

控制器如何控制高压发生器产生高压放电的时机及两个高压输出电极的极性改变为现有的电路控制技术，本申请中则不做公开。

一种军用点火设备，所述的军用点火设备内设有如上所述的高压放电装置，六个高压输出电极分布在军用点火设备的点火口。

一种多路径高压放电装置的控制方法，包括ha、hb、hc三个高压发生器，并受控制器控制；a+和a-为ha的一对输出电极并位于正六边形的一对角线上，b+、b-为hb的一对输出电极并位于正六边形的一对角线上，c+、c-为hc的一对输出电极并位于正六边形的一对角线上，正六边形的每条边两端的电极的极性均不同。a+、a-、b+、b-、c+、c-六个电极放置分布在空间平面正六边形的六个角上。控制器通过控制ha、hb和hc产生高压的时机，可产生下述状态：

状态1：ha产生高压，hb、hc不产生高压时，a+、a-之间产生放电，路径为a；

状态2：hb产生高压，ha、hc不产生高压时，b+、b-之间产生放电，路径为b；

状态3：hc产生高压，ha、hb不产生高压时，c+、c-之间产生放电，路径为c；

状态4：ha、hb同时产生高压，hc不产生高压时，则相邻的异极性电极a+与b-和b+与a-之间将同时产生放电，路径为d和e；

状态5：hb、hc同时产生高压，ha不产生高压时，则相邻的异极性电极b+与c-和c+与b-之间将同时产生放电，路径为f和g；

状态6：hc、ha同时产生高压，hb不产生高压时，则相邻的异极性电极c+与a-和a+与c-之间将同时产生放电，路径为h和i；

将上述6种状态有效组合，并循环工作，实现网状放电。

其中，所述的有效组合依次为状态1、状态2、状态3、状态4、状态5、状态6。

其中，所述的有效组合依次为状态1、状态4、状态3、状态2、状态5、状态6。

其中，所述的有效组合依次为状态1、状态5、状态3、状态4、状态2、状态6。

其中，所述的有效组合依次为状态1、状态6、状态3、状态4、状态5、状态2。

其中，所述的有效组合依次为状态1、状态3、状态3、状态4、状态5、状态6。

其中，所述的有效组合依次为状态1、状态4、状态3、状态4、状态5、状态6。

其中，将ha、hb、hc三个高压发生器的两个异性高压输出电极的极性相互切换。

以上所述的仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。