一种基于自击穿放电的一二次融合系统级干扰发生器装置

1.本发明属于电力电子器件应用技术领域，具体涉及一种基于自击穿放电的一二次融合系统级干扰发生器装置。


背景技术：

2.现有的高频衰减振荡波发生器大多采用储能电容充电存储能量，控制高频电子开关组开断释放能量到谐振lc负载上，从而输出所需的衰减振荡波的方法。由于电子开关的技术限制，为了产生幅值10kv以上的衰减振荡波，而采用传统的电子开关串并联的方案很难实现，由于电容的充放电需要时间，因此很难产生重复频率超过1mhz的衰减振荡干扰波。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于自击穿放电的一二次融合系统级干扰发生器装置，用于解决衰减振荡波发生器输出电压幅值和重复频率不高的技术问题。
4.本发明采用以下技术方案：
5.一种基于自击穿放电的一二次融合系统级干扰发生器装置，包括工频交流电源，工频交流电源的m端经限流电感分别与可调间隙的g端和串联谐振负载组的c端连接，可调间隙的h端分别与工频交流电源的n端和串联谐振负载组的d端连接；工频交流电源的n端、可调间隙的h端和串联谐振负载组的d端分别与接地线连接；串联谐振负载组的c、d两端作为一次干扰波形的输出端。
6.具体的，串联谐振负载组包括若干串联rlc谐振支路，若干串联rlc谐振支路并联连接。
7.进一步的，串联rlc谐振支路设置有隔离开关。
8.进一步的，串联rlc谐振支路至少包括3条。
9.进一步的，串联rlc谐振支路包括电容，电容的一端经开关连接串联谐振负载组的c端，电容的另一端依次经电阻和电感连接串联谐振负载组的d端。
10.更进一步的，电感的两端为衰减振荡波输出端，b端接地。
11.具体的，可调间隙为伸缩式结构。
12.进一步的，可调间隙的h端固定，g端由电机驱动。
13.具体的，干扰发生器装置能够产生大于等于10kv幅值的双极性重频衰减振荡波。
14.进一步的，重频衰减振荡波的波形幅值平均值为10～20kv，重复频率为1mhz～300khz。
15.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
16.本发明一种基于自击穿放电的一二次融合系统级干扰发生器装置，通过工频交流电源电压的提升使间隙多次击穿以实现谐振回路的放电产生衰减振荡波，避免了使用多电子开关串并联时带来的均压、均流和同步触发问题，装置结构简单，由于伸缩式可调间隙击
穿电压很高，因此可以较为方便地产生幅值较高的衰减振荡波。
17.进一步的，串联谐振负载组包括若干串联rlc谐振支路，若干串联rlc谐振支路并联连接，以实现衰减振荡波输出频率的调节。
18.进一步的，每个串联rlc谐振支路设置有隔离开关，实现不同谐振支路的投切。
19.进一步的，串联rlc谐振支路数可以按需更改以使装置更加精简。
20.进一步的，每个支路中电感和电容用于调整调整输出衰减振荡波的频率，而阻尼电阻用于调节衰减振荡波的衰减速度。
21.进一步的，电感的两端为衰减振荡波输出端，b端接地以输出基于地电位地衰减振荡波。
22.进一步的，可调间隙的h端固定，g端可由电机驱动平行移动，能够调节间隙距离，从而调节间隙的击穿电压。
23.进一步的，可以输出幅值大于10kv，相较于现有的衰减振荡波发生器其幅值有较大提升。
24.进一步的，重复频率超过1mhz的衰减振荡波，相较于现有的衰减振荡波发生器的重复频率有较大提升。
25.综上所述，本发明避免了电子开关串并联带来的相关技术难题，能够输出10kv以上的高重复频率的衰减振荡波。
26.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
27.图1为本发明原理图；
28.图2为间隙击穿后的间隙电流波形图；
29.图3为间隙击穿时间隙两端的电压波形图；
30.图4为10kv 30mhz重频衰减振荡波发生器输出波形图，其中，(a)为多个衰减振荡波的粗略图，(b)为单个衰减振荡波的放大图；
31.图5为20kv 10mhz重频衰减振荡波发生器输出波形图，其中，(a)为多个衰减振荡波的粗略图，(b)为单个衰减振荡波的放大图；
32.图6为10kv 1mhz重频衰减振荡波发生器输出波形图，其中，(a)为多个衰减振荡波的粗略图，(b)为单个衰减振荡波的放大图。
33.其中：1.工频交流电源；2.限流电感；3.伸缩式可调间隙；4.串联谐振负载组；5.接地线。
具体实施方式
34.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做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。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等
指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
38.还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
39.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
40.在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。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。
41.本发明提供了一种基于自击穿放电的一二次融合系统级干扰发生器装置，采用伸缩式可调间隙的燃弧与熄弧作为谐振回路的开关，能够产生10kv以上幅值的双极性的重频衰减振荡波。
42.请参阅图1，本发明一种基于自击穿放电的一二次融合系统级干扰发生器装置，包括工频交流电源1、限流电感2、可调间隙3和串联谐振负载组4。
43.工频交流电源1的m端经限流电感2与可调间隙3的g端连接；可调间隙3的h端与工频交流电源1的n端连接；串联谐振负载组4的c端与可调间隙3的g端连接；串联谐振负载组4的d端与工频交流电源1的n端连接；工频交流电源1的n端、可调间隙3的h端和串联谐振负载组4的d端分别与接地线5连接；串联谐振负载组4的c、d两端作为一次干扰波形输出端。
44.其中，可调间隙3为伸缩式可调间隙。
45.工频交流电源1能够提供超过可调间隙3击穿电压的工频电压使得可调间隙3击穿。
46.请参阅图2，限流电感2能够限制可调间隙3击穿时的工频交流电流，通过叠加衰减振荡波产间隙电流过零点，以实现熄弧，同时，限流电感2能够在间隙3两端产生过电压，从而使间隙重复击穿，产生重频衰减振荡波，如图3所示。
47.可调间隙3作为谐振回路的开关，其中h端固定，g端由电机驱动可平行移动，能够调节间隙距离，从而调节间隙的击穿电压。
48.串联谐振负载组4有多个串联rlc谐振支路，并且每个支路都带有独立的隔离开关以实现不同谐振支路的投切。
49.串联rlc谐振支路包括三路，分别包括并联连接的电容c1、c2、c3，电容c1的一端经开关s1连接c端，电容c1的另一端依次经电阻r1和电感l1接d端，电感l1的两端分别连接a1和b1；电容c2的一端经开关s2连接c端，电容c2的另一端依次经电阻r2和电感l2接d端，电感l2的两端分别连接a2和b2；电容c3的一端经开关s3连接c端，电容c3的另一端依次经电阻r3和电感l3接d端，电感l3的两端分别连接a3和b3。
50.串联谐振负载组4中每个串联rlc谐振支路的电感ab两端作为衰减振荡波输出端，b端接地；每个支路中电感和电容用于调整调整输出衰减振荡波的频率，而阻尼电阻用于调节衰减振荡波的衰减速度。
51.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
52.实施例1
53.10kv30mhz重频衰减振荡波发生器。
54.工频交流电源1的工作电压为30kv；
55.限流电感2感值为10mh；
56.谐振电容4为20pf高压陶瓷电容；
57.谐振电感5为1μh空心电感。
58.工作时，在工频交流电源1升到工作电压后，移动可调间隙3的动端使间隙距离增大，达到10kv的击穿电压，稳定后可产生10kv30mhz重频衰减振荡波，波形幅值平均值为10kv，重复频率可以达到1mhz，波形的极性包含正极性和负极性，如图4所示。
59.实施例2
60.20kv10mhz重频衰减振荡波发生器。
61.工频交流电源1的工作电压为60kv；
62.限流电感2感值为10mh；
63.谐振电容4为100pf高压陶瓷电容；
64.谐振电感5为2.2μh空心电感。
65.工作时，在工频交流电源1升到工作电压后，移动可调间隙3的动端使间隙距离增大，达到20kv的击穿电压，稳定后可产生20kv10mhz重频衰减振荡波，波形幅值平均值为20kv，重复频率可以达到300khz，波形的极性包含正极性和负极性，如图5所示。
66.实施例3
67.10kv1mhz重频衰减振荡波发生器。
68.工频交流电源1的工作电压为30kv；
69.限流电感2感值为10mh；
70.谐振电容4为10nf高压陶瓷电容；
71.谐振电感5为2.2μh空心电感。
72.请参阅图6，工作时，在工频交流电源1升到工作电压后，移动可调间隙3的动端使间隙距离增大，达到10kv的击穿电压，稳定后可产生10kv1mhz重频衰减振荡波，波形幅值平均值为10kv，重复频率可以达到30khz，波形的极性包含正极性和负极性。
73.综上所述，本发明一种基于自击穿放电的一二次融合系统级干扰发生器装置，能够输出幅值大于10kv，且重复频率超过1mhz的衰减振荡波，相较于现有的衰减振荡波发生器其幅值和重复频率都有较大提升。
74.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。