不熄灭。
[0037]参见图1，本发明的电路包括储能电容器1，二电极气体开关2，用于触发二电极气体开关的高压脉冲触发器3，用于产生紫外线和带电离子扩散效应的同轴型放电间隙4，隔离高压触发脉冲的磁开关5，电路后端的负载6和耦合电容器7。本发明的触发电路包括具有一个金属壳体8的二电极气体开关2，并且金属壳体8与二电极气体开关的一个电极连接，高压脉冲触发器3的高压输出端与同轴型放电间隙4的芯电极4-1连接，同轴型放电间隙4的外电极4-2直接与二电极气体开关2的金属壳体8连接，并通过金属壳8体接连到二电极气体开关2的一个电极，高压脉冲触发器3可靠接地。高压脉冲触发器3的低压输出端连接方式与回路接地方式有关，参见图3或图4，二电极气体开关2不直接接地，则高压脉冲触发器3的低压输出端与通过親合电容器7与二电极气体开关2的另外一个电极连接，磁开关5的一端与二电极气体开关2的金属壳体8连接，磁开关5的另外一端与功率负载6或储能电容1的一端连接；参见图5或图6，二电极气体开关2直接接地，则高压脉冲触发器3不需引出低压输出端，磁开关5的一端与二电极气体开关2的金属壳体8连接，磁开关5的另外一端与功率负载6的一端或大地连接，储能电容器1 一端与功率负载6相连，另一端接地。高压脉冲触发器3其输出电压为20kV?150kV，输出脉冲电压的上升前沿为1纳秒?1000纳秒。
[0038]参见图2，同轴型放电间隙4具有一个独立导体或多个导体组成的芯电极4-1，以及同轴设置的外电极4-2，芯电极4-1与同轴的外电极4-2之间设计有一个距离为0.1毫米?10毫米的放电间隙；该放电间隙的位置最好在二电极气体开关2的电极附近，并且通过该放电间隙可以看到二电极气体开关2的电极。
[0039]本发明的实施例一:
[0040]大功率氙灯平台需要通过脉冲电容器放电为闪光灯栗浦能量，其中主放电开关一般采用二电极石墨型气体开关，如神光3能源系统，二电极气体开关工作电压23.5kV，电流峰值240kA，单次转移电荷量为70C，开关的初始工作气压为6.5bar，触发脉冲前沿为25ns，峰值120kV，其工作电路采用的是电容器一端接地，放电开关悬浮，触发脉冲加载到磁开关与主开关之间，其应用回路图如图3所示。主放电开关在放电期间承受较强的烧蚀，采用每放电一定发次后，调节主开关气压以降低开关的脉冲击穿幅值。通过增加本发明装置，开关在l-2bar条件下的脉冲击穿电压幅值可降低约25kV，在开关气压为lbar(大气压)时，开关在该触发脉冲下，其开关间距额外增加1mm也能够可靠工作，这表明开关可以在额外工作800-1000发次，大大延长了二电极气体开关的使用寿命。
[0041]实施例二:
[0042]在脉冲氙灯负载条件下，为了保证各路氙灯的电流均匀分布，采用了强制均流方案，通过将各个放电参数均分到各氙灯回路实现，如目前常用的神光-2能源系统，其中主放电开关仍然采用二电极石墨气体开关，但主开关采用一端接地的方案，具体连接方式如图5所示，主开关的工作电压23.5kV，峰值电流170kA，单次转移电荷量为:35C，触发脉冲幅值100kV，前沿15ns，开关初始气压6.5bar，转移一定发次后通过调节气压实现开关可靠击穿。通过增加本发明装置，开关在l_2bar条件下的脉冲击穿电压幅值可降低约15kV，在开关气压为lbar (大气压)时，开关在该触发脉冲下，其开关间距额外增加0.8mm也能可靠工作，在相对较小的转移电荷量下，开关的寿命可这额外工作1000-1200发次，有效降低开关的运行维护周期。
[0043]实施例三
[0044]在合成回路中，二电极气体开关可以作为crowbar开关为负载提供满足要求的电流脉冲，主回路的工作方式可以根据具体情况选择图5或图6两种方式，其中主开关的工作电压范围:25?5kV，峰值电流最大可达350kA，单次转移电荷量最大可达:100C/shot，触发脉冲幅值100kV，前沿50ns，开关初始气压6.5bar，转移一定发次后通过调节气压实现开关可靠击穿。通过增加本发明装置，开关在l_2bar条件下的脉冲击穿电压幅值可降低约20kV，在开关气压为lbar (大气压)时，开关在该触发脉冲下，其开关间距额外增加1.2mm也能可靠工作，可有效延长开关的使用次数，提高开关工作可靠性。
[0045]开关的击穿过程由统计时延和形成时延构成，二电极开关的电极构型为均匀电场结构，其电场的不均匀系数小，在纳秒脉冲作用下，初始电子的产生主要由强场发射构成。因此初始电子形成的时间分散性相比与不均匀系数大的开关构型来讲较大，触发电压必须具有足够高的过压倍数，才能保证开关的稳定可靠。通过采用紫外照射，减小初始电子的形成时延分散性，同时可以形成多个初始电子，从而降低开关在触发时的击穿电压，提高触发瞬间的过压倍数，可实现开关的高可靠性和使用寿命次数延长。
[0046]本发明采用高电压脉冲触发器触发二电极气体开关，通过在高电压脉冲触发器的输出回路中串联一个放电间隙，该放电间隙的击穿电压较低，设计时考虑诸多因素，使得放电间隙的击穿电压稳定在触发脉冲作用过程的脉冲电压上升沿阶段击穿，放电间隙所产生的紫外光能够照射二电极开关电极间隙及其阴极、阳极，加速自由电子的形成，所产生的自由电子立即在二电极开关电极间的电场作用下加速，通过碰撞电离迅速电离整个间隙，从而降低气体开关间隙触发时的击穿电压。未触发时，不存在紫外线照射，二电极气体开关间隙自击穿电压保持不变，保证了二电极气体开关足够低的工作欠压比和自击穿概率。概括的说，紫外辅助触发间隙的应用，既提高了二电极气体开关被触发时可靠击穿的概率，又不增加未触发时的自击穿概率，延长了二电极气体开关可靠工作的寿命次数。本发明通过采用同轴型放电间隙放电形成的紫外线和带电离子扩散效应，可以大幅度降低二电极气体开关电极间隙在1?3bar绝对气压条件下、被触发时的击穿电压，并且不影响未触发时的自击穿电压，从而延长二电极气体开关的使用寿命次数，提高二电极气体开关的过电压触发可靠性。本发明的优点是:1)与现有调整气压延长二电极开关使用寿命次数的技术方案可以很好地兼容，并在此基础上进一步延长二电极开关的使用寿命次数；2)所增加的同轴型放电间隙结构紧凑，无需改变原有回路安装连接方式，便于现有二电极气体开关的改造升级。
【主权项】
1.一种延长两电极气体开关使用寿命次数的电路，其特征在于，包括二电极气体开关(2)，二电极气体开关(2)上设置有用于产生紫外线和带电离子扩散效应的同轴型放电间隙(4)，同轴型放电间隙(4)与二电极气体开关(2)的一个电极连接，同轴型放电间隙(4)连接有高压脉冲触发器(3)，高压脉冲触发器(3)接地；所述二电极气体开关(2)不直接接地时，一个电极连接功率负载出)，另一个电极连接储能电容器(1)，所述功率负载(6)和储能电容器(1)构成回路并接地；所述二电极气体开关(2)直接接地时，一个电极依次串联功率负载(6)和储能电容器(1)，另一个电极与储能电容器(1)构成回路并直接接地。2.根据权利要求1所述的一种延长两电极气体开关使用寿命次数的电路，其特征在于，所述二电极气体开关(2)与同轴型放电间隙(4)连接的电极的出端设置有能够隔离高压触发脉冲的磁开关(5)。3.根据权利要求2所述的一种延长两电极气体开关使用寿命次数的电路，其特征在于，所述二电极气体开关(2)上设置有金属壳体(8)，所述同轴型放电间隙(4)和磁开关(5)通过金属壳体⑶分别与二电极气体开关⑵的电极连接。4.根据权利要求1所述的一种延长两电极气体开关使用寿命次数的电路，其特征在于，所述二电极气体开关(2)不直接接地时，高压脉冲触发器(3)的低压输出端通过耦合电容器(7)与二电极气体开关(2)的电极连接。5.根据权利要求1所述的一种延长两电极气体开关使用寿命次数的电路，其特征在于，所述同轴型放电间隙(4)包括一个独立导体或若干个导体组成的芯电极(4-1)，以及同轴设置的外电极(4-2)，芯电极(4-1)与外电极(4-2)之间设有放电间隙。6.根据权利要求5所述的一种延长两电极气体开关使用寿命次数的电路，其特征在于，所述芯电极(4-1)与外电极(4-2)之间的放电间隙距离为0.1毫米?10毫米。7.根据权利要求5所述的一种延长两电极气体开关使用寿命次数的电路，其特征在于，所述高压脉冲触发器(3)的高压输出端与同轴型放电间隙(4)的芯电极连接，同轴型放电间隙(3)的外电极与二电极气体开关(2)的电极连接。8.根据权利要求1-7任一项所述的一种延长两电极气体开关使用寿命次数的电路，其特征在于，所述高压脉冲触发器(3)的输出电压为20kV?150kV，输出脉冲电压的上升前沿为1纳秒?1000纳秒。9.一种使用如权利要求1-8任一项所述电路延长两电极气体开关使用寿命次数的方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)同轴型放电间隙(4)首先放电导通，使高压脉冲触发器(3)的输出电压施加于二电极气体开关(2)的二个电极之间； 2)同轴型放电间隙⑷的放电持续时间维持到二电极气体开关⑵的二个电极导通，中间不熄灭。
【专利摘要】本发明公开了一种延长两电极气体开关使用寿命次数的电路及方法，目的在于：实现开关的高可靠性和使用寿命次数延长，所采用的技术方案为：电路包括二电极气体开关，二电极气体开关上设置有用于产生紫外线和带电离子扩散效应的同轴型放电间隙，同轴型放电间隙与二电极气体开关的一个电极连接，同轴型放电间隙连接有高压脉冲触发器，高压脉冲触发器接地；所述二电极气体开关不直接接地时，一个电极连接功率负载，另一个电极连接储能电容器，所述功率负载和储能电容器构成回路并接地；所述二电极气体开关直接接地时，一个电极依次串联功率负载和储能电容器，另一个电极与储能电容器构成回路并直接接地。
【IPC分类】H05B41/30
【公开号】CN105307367
【申请号】CN201510582806
【发明人】杨兰均, 陈立, 黄易之, 刘瞻, 王鹏程
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年9月14日