本发明涉及一种电容储能单元及高压脉冲发生器。
背景技术：
随着高技术领域如受控热核聚变研究、高功率粒子束、大功率激光、高功率相关辐射源技术的发展以及定向束能武器、电磁轨道炮的研制，都对高功率脉冲技术的发展提出了新的要求，希望有高重复频率、长寿命的高功率脉冲出现。所以，高功率脉冲技术成为极为活跃的研究领域之一。
高压电容是高压脉冲电源的核心组成部分，在显示应用中，为增加电容器储能的脉冲电源的能量，常将多个电容器并联或者是将多组电容器并联作为储能单元。通常情况下，在电容并联连接时，一般是把电容的负极并联在一个铜板上，电容的正极则是利用铜排或者是导线连接起来，也有如授权公告号为cn203799875u的中国实用新型专利中所公开的超级电容器，电芯组的电容芯子的两端分别延伸出电极柱以与两端的电极板电联，两端的电极板则与外部的接线柱电联，电极板可为紫铜板或镀银铝板，保证较好的通流能力。
上述的这种利用两端电极板或者是一端电极板、另一端铜排或导线连接的独立引出方式，从结构上来说，其具有结构简单、安装便捷、成本低等有点，但是，这种独立引出的方式存在一个较为严重的缺点：放电过程中辐射噪声较大，电磁干扰太强，对脉冲波形的影响比较大，严重影响了脉冲电源装置的emc性能（即抗干扰能力）。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种电容储能单元，以解决现有技术中利用两端独立布置的电极板实现若干电芯并联的结构中所存在的放电过程中辐射噪声较大的技术问题；同时，本发明还提供一种使用上述电容储能单元的高压脉冲发生器。
为实现上述目的，本发明所提供的电容储能单元的技术方案1是：一种电容储能单元，包括其上设有负极引出端的导电壳体，导电壳体中固设有至少两个电容，各电容的负极均与导电壳体电联，各电容的正极通过正极导电件对应电联，导电壳体中布置有用于实现各电容的正极以及正极导电件与导电壳体之间绝缘的绝缘结构，所述导电壳体上设有供所述正极导电件引出以与相应正极线缆导电连接或者是供用于与正极导电件导电连接的正极线缆穿入的引出正极过孔。
本发明的有益效果是：本发明所提供的电容储能单元中，将电容布置在导电壳体中，并将电容一端的负极与导电壳体电联，导电壳体上设置负极引出端，利用正极导电件将电容的另一端的正极导电连通起来，利用绝缘结构实现电容正极和正极导电件与导电壳体的绝缘布置，最终通过导电壳体上的正极穿孔将正极引出，由于电容及正极导电件均位于导电壳体中，且正极导电件或电联正极导电件的正极线缆从正极穿孔中穿出，进而形成相应的同轴结构，可有效降低放电回路的回路电感，降低放电过程中的辐射噪声，减少分布参数对波形的影响。
在电容储能单元技术方案1的基础上改进得到电容储能单元技术方案2：所述导电壳体为全金属封闭结构。可得到较好的电气封闭性能。
在电容储能单元技术方案1的基础上改进得到电容储能单元技术方案3：所述导电壳体包括对应扣合的装配在一起的上壳体和下壳体，上壳体和下壳体中的至少一个为金属壳体。导电壳体分为上壳体和下壳体，方便制造和装配。
在电容储能单元技术方案3的基础上改进得到电容储能单元技术方案4：所述下壳体为上部开口、两端封闭的槽型结构，所述上壳体为对应封堵下壳体的上部开口的板型结构。下壳体为槽型结构，可方便放置安装相应的电容。
在电容储能单元技术方案4的基础上改进得到电容储能单元技术方案5：所述下壳体为金属壳体，槽型结构的下壳体的两端分别设有所述引出正极过孔。
在电容储能单元技术方案4的基础上改进得到电容储能单元技术方案6：所述下壳体和上壳体均呈u型。
在电容储能单元技术方案6的基础上改进得到电容储能单元技术方案7：所述下壳体的槽型截面呈矩形。
在电容储能单元技术方案1至7中任意一项技术方案的基础上改进得到电容储能单元技术方案8：所述绝缘结构为封闭式的绝缘壳体，所述电容均固设在所述绝缘壳体中，所述绝缘壳体上设有供各电容的负极穿出以与所述导电壳体电联或者是供所述导电壳体上设有的导电凸起穿入以与相应电容负极电联的负极穿孔，绝缘壳体上还设有与所述引出正极过孔对应贯通的正极穿孔。封闭式的均匀壳体提供较好的绝缘性能。
在电容储能单元技术方案4至7中任意一项技术方案的基础上改进得到电容储能单元技术方案9：所述绝缘结构为吻合填装在呈槽型结构的下壳体中的绝缘壳体，绝缘壳体包括扣合装配在一起的绝缘上壳体和绝缘下壳体，所述电容均固设在所述绝缘壳体中，所述绝缘壳体上设有供各电容的负极穿出以与所述导电壳体电联或者是供所述导电壳体上设有的导电凸起穿入以与相应电容负极电联的负极穿孔，绝缘壳体上还设有与所述引出正极过孔对应贯通的正极穿孔。
在电容储能单元技术方案9的基础上改进得到电容储能单元技术方案10：所述绝缘下壳体为上部开口、两端封闭的槽型结构，绝缘上壳体为对应封堵绝缘下壳体上部开口的绝缘盖。
在电容储能单元技术方案10的基础上改进得到电容储能单元技术方案11：所述绝缘上壳体和绝缘下壳体之间设有对应吻合插接以用于引导装配的凹凸插接结构。
在电容储能单元技术方案1至7中任意一项技术方案的基础上改进得到电容储能单元技术方案12：所述引出正极过孔处设置有电缆绝缘护套。
在电容储能单元技术方案1至7中任意一项技术方案的基础上改进得到电容储能单元技术方案13：所述电容的正极和负极对应分布于电容的两端。
本发明所提供的高压脉冲发生器的技术方案1是：一种高压脉冲发生器，包括电容储能单元及对应的充电单元，电容储能单元包括多个并联布置的电容，电容储能单元还包括其上设有负极引出端的导电壳体，所述电容固设在所述导电壳体中，各电容的负极均与导电壳体电联，各电容的正极通过正极导电件对应电联，导电壳体中布置有用于实现各电容的正极以及正极导电件与导电壳体之间绝缘的绝缘结构，所述导电壳体上设有供所述正极导电件引出以与相应正极线缆导电连接或者是供用于与正极导电件导电连接的正极线缆穿入的引出正极过孔。
在高压脉冲发生器技术方案1的基础上改进得到高压脉冲发生器技术方案2：所述导电壳体为全金属封闭结构。
在高压脉冲发生器技术方案1的基础上改进得到高压脉冲发生器技术方案3：所述导电壳体包括对应扣合的装配在一起的上壳体和下壳体，上壳体和下壳体中的至少一个为金属壳体。
在高压脉冲发生器技术方案3的基础上改进得到高压脉冲发生器技术方案4：所述下壳体为上部开口、两端封闭的槽型结构，所述上壳体为对应封堵下壳体的上部开口的板型结构。
在高压脉冲发生器技术方案4的基础上改进得到高压脉冲发生器技术方案5：所述下壳体为金属壳体，槽型结构的下壳体的两端分别设有所述引出正极过孔。
在高压脉冲发生器技术方案4的基础上改进得到高压脉冲发生器技术方案6：所述下壳体和上壳体均呈u型。
在高压脉冲发生器技术方案6的基础上改进得到高压脉冲发生器技术方案7：所述下壳体的槽型截面呈矩形。
在高压脉冲发生器技术方案1至7中任意一项技术方案的基础上改进得到高压脉冲发生器技术方案8：所述绝缘结构为封闭式的绝缘壳体，所述电容均固设在所述绝缘壳体中，所述绝缘壳体上设有供各电容的负极穿出以与所述导电壳体电联或者是供所述导电壳体上设有的导电凸起穿入以与相应电容负极电联的负极穿孔，绝缘壳体上还设有与所述引出正极过孔对应贯通的正极穿孔。
在高压脉冲发生器技术方案4至7中任意一项技术方案的基础上改进得到高压脉冲发生器技术方案9：所述绝缘结构为吻合填装在呈槽型结构的下壳体中的绝缘壳体，绝缘壳体包括扣合装配在一起的绝缘上壳体和绝缘下壳体，所述电容均固设在所述绝缘壳体中，所述绝缘壳体上设有供各电容的负极穿出以与所述导电壳体电联或者是供所述导电壳体上设有的导电凸起穿入以与相应电容负极电联的负极穿孔，绝缘壳体上还设有与所述引出正极过孔对应贯通的正极穿孔。
在高压脉冲发生器技术方案9的基础上改进得到高压脉冲发生器技术方案10：所述绝缘下壳体为上部开口、两端封闭的槽型结构，绝缘上壳体为对应封堵绝缘下壳体上部开口的绝缘盖。
在高压脉冲发生器技术方案10的基础上改进得到高压脉冲发生器技术方案11：所述绝缘上壳体和绝缘下壳体之间设有对应吻合插接以用于引导装配的凹凸插接结构。
在高压脉冲发生器技术方案1至7中任意一项技术方案的基础上改进得到高压脉冲发生器技术方案12：所述引出正极过孔处设置有电缆绝缘护套。
在高压脉冲发生器技术方案1至7中任意一项技术方案的基础上改进得到高压脉冲发生器技术方案13：所述电容的正极和负极对应分布于电容的两端。
附图说明
图1为本发明所提供的高压脉冲发生器的一种实施例的结构示意图；
图2为图1所示高压脉冲发生器的分示意图；
图3为图1中导电壳体及绝缘壳体的分解示意图；
图4为图3中导电壳体的分解示意图；
图5为图1所示高压脉冲发生器的电气原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，但并不以此为限。
本发明所提供的高压脉冲发生器的主要构思在于其电容并联连接方式，现有技术中一般利用两独立设置的电极板对应与电容两端的正负极导电连接，而本发明所提供的高压脉冲发生器中，则是将电容布置在导电壳体中，将电容一端的负极与导电壳体电联，导电壳体上设置负极引出端，同时，利用正极导电件将电容另一端的正极导电连通起来，并利用绝缘结构实现电容正极和正极导电件与导电壳体的绝缘布置，最终通过导电壳体上的正极穿孔将正极引出，由于电容及正极导电件均位于导电壳体中，正极导电件或电联正极导电件的正极线缆从正极穿孔中穿出，进而形成相应的同轴结构，可有效降低放电回路的回路电感，降低放电过程中的辐射噪声，减少分布参数对波形的影响。
本发明所提供的高压脉冲发生器的具体实施例，如图1至图5所示，具体包括高压充电单元、电容储能单元，控制触发模块、辅助电源模块、隔离变压器及同轴连接器等结构，其中，本实施例的主要改进在于电容储能单元。
电容储能单元包括其上设有负极引出端的导电壳体，导电壳体为全金属封闭结构，具体包括对应扣合装配在一起的上壳体1和下壳体4，两壳体均为金属壳体，具体为t2纯铜制造。下壳体1具体为上部开口、两端封闭的槽型结构，相应的，上壳体4则为对应封堵下壳体1上部开口的板型结构。实际上，下壳体1和上壳体4整体上均呈u型，而下壳体1的槽型截面则呈矩形。
具体来讲，u型结构的下壳体1的两端分别设有供正极导电件12穿出的正极穿孔11，并且，在正极穿孔11处设有相应的电缆绝缘护套9。导电壳体上的相应负极引出端具体为设置在下壳体1两端的其中一端上的接线螺钉10。
上、下壳体利用固定螺钉5固定装配在一起以形成安装空间，以用于安装相应并联布置的电容及相应的绝缘结构。当然，在其他实施例中，也可利用其他的紧固装配结构如焊接、铆接、压接等方式或者是利用卡箍、法兰连接等方式。
本实施例中，在导电壳体中布置有用于实现各电容7的正极以及正极导电件12与导电壳体之间绝缘的绝缘结构，绝缘结构具体为绝缘壳体，绝缘壳体吻合填装在呈槽型结构的下壳体中。此处的绝缘壳体为全封闭式结构，可形成良好的绝缘隔绝结构。
如图2和图3所示，绝缘壳体具体包括扣合装配在一起的绝缘上壳体3和绝缘下壳体2，此处的绝缘上壳体3和绝缘下壳体2也为u型结构，对应的，绝缘下壳体2为上部开口、两端封闭的槽型结构，绝缘上壳体3为对应封堵绝缘下壳体上部开口的绝缘盖。
而且，高压脉冲发生器中的电容7均固设在绝缘壳体中，绝缘下壳体2上设有供各电容的负极穿出以与导电壳体电联的负极穿孔，本实施例中，为保证接触稳定，在导电壳体的下壳体1的底部穿装组合螺钉8把电容7紧紧地固定在绝缘下壳体2中，保证电容7的负极与下壳体1的有效导电接触。
另外，在绝缘下壳体2上设有与导电壳体上的引出正极过孔11对应贯通的正极穿孔21，以方便正极导电件21或者是相应的正极线缆穿过。
并且，为方便实现绝缘壳体的组配，在绝缘上壳体3和绝缘下壳体2之间设有对应吻合插接以用于引导装配的凹凸插接结构，此处的凹凸插接结构具体包括设置在绝缘下壳体2上的凸出部22和设置在绝缘上壳体3上的凹陷部23。在绝缘上壳体3上还设有延伸插入绝缘下壳体中的过渡部24，以提高绝缘性能。
本实施例中，绝缘上壳体3和绝缘下壳体2通过紧固螺钉6紧固装配，在其他实施例中，也可利用其他的固定方式如铆接、卡接等方式实现紧固。
在组装时，可先将下壳体1放置在平整稳定的工作台上，再把绝缘下壳体2紧贴在下壳体1的内部装填进去，然后把各个电容7依次的放入绝缘下壳体中，电容7下端的负极穿出绝缘下壳体2并紧贴在下壳体1的槽底，利用组合螺钉8将电容7紧紧地固定在下壳体1上。然后，用正极导电件12如铜排或导线将电容的正极依次连接起来，并通过绝缘下壳体2上的正极穿孔21和下壳体1上的引出正极过孔中的电缆绝缘护套9引出到外部，与高压脉冲发生器的其他部分连接起来，然后再把绝缘上壳体盖装在绝缘下壳体上，并用紧固螺钉紧固装配，然后，将上壳体安装在下壳体上，并利用固定螺钉将上、下壳体固定装配在一起。最后，在下壳体两端的其中一端旋装相应的接线螺钉10作为负极引出端。
本实施例中，利用上壳体4、下壳体1、绝缘上壳体3、绝缘下壳体2以及电缆绝缘护套9围成相应的安装空间，绝缘上壳体3和绝缘下壳体2一起形成一个封闭的绝缘空间，用于提供电容7的正极和正极导电件与导电壳体之间的高电压绝缘，而利用上壳体、下壳体则形成一个完整的电气封闭空间，并利用电缆绝缘护套从导电壳体上的正极穿孔中穿出，形成相应的同轴结构。保证了良好的导电性能和屏蔽性能，可有效降低放电回路的回路电感，极大的减少放电过程中的辐射噪声，减少分布参数对波形的影响，提高了采用高压脉冲发生器的脉冲电源装置的emc性能，使相应的脉冲电源装置能够可靠稳定的工作。
在此需要说明的是，此处的同轴结构的原理具体采用了同轴电缆的工作原理，一般的同轴电缆由里到外分为四层，中心铜线（单股的实心线或多股绞合线），塑料绝缘体，网状导电层和电线外皮。中心铜线和网状导电层形成了电流回路，同轴电缆则因中心铜线和网状导电层同轴而得名。
本实施例中，正极导电件穿过正极穿孔以引出至导电壳体外部，方便连接。在其他实施例中，也可以将相应的正极线缆通过正极穿孔穿入与正极导电件导电连接。
本实施例中，电容下端的负极穿过绝缘壳体上的负极穿孔以与下壳体的槽底壁导电接触。在其他实施例中，利用绝缘下壳体与下壳体的吻合插装，也可直接在下壳体的槽底壁上设置导电凸起，利用穿过相应电极穿孔中的导电凸起实现与相应电容的负极的导电接触，进而实现导电壳体与电容负极的导电接触。
本实施例中，绝缘结构为封闭式的绝缘壳体，可提供良好的绝缘性能。在其他实施例中，绝缘结构也可仅提供对应电容正极及正极导电件部分的绝缘扣盖，同样可实现电容正极及正极导电件与导电壳体的有效绝缘。
本实施例中，上壳体和下壳体均为金属壳体。在其他实施例中，也可仅使下壳体或上壳体为导电壳体，只要保证导电壳体与电容负极的有效接触即可，当然，还可利用其他的中间导电件实现导电壳体与电容负极的导电连接。
本实施例中，导电壳体为全封闭式结构，这样可保证较好的电气性能以及抗干扰能力。在其他实施例中，导电壳体也可为非全封闭的结构，只要保证相应的正极导电件或正极线缆从导电壳体的相应正极穿孔中穿出即可。
本实施例中，各电容的正极和负极对应位于电容的两端。在其他实施例中，各电容的正极和负极也可位于同一侧，此时，只要做好有效绝缘即可。
本发明还提供一种电容储能单元的实施例，该实施例中的电容储能单元与上述高压脉冲发生器中的电容储能单元相同，在此不再赘述。
具体使用时，这种电容储能单元不仅可应用于高压脉冲发生器，还可应用在其他的超级电容器等结构中。