專利名稱：等離子體快速激發(fā)開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大功率電子開關(guān)，具體是一種等離子體快速激發(fā)開關(guān)。
背景技術(shù)：
根據(jù)控核聚變工程物理設(shè)計，等離子體的產(chǎn)生與快速上升需要在真空室中產(chǎn)生8V與4V的環(huán)電壓，這時需要極向場超導(dǎo)線圈上產(chǎn)生數(shù)千伏的電壓，為降低電源系統(tǒng)與整流器的造價，采用開關(guān)換流的方式來提供所需電壓，因此極向場電源系統(tǒng)中設(shè)置了開關(guān)換流裝置，在較小容量的托卡馬克的裝置中，如HT-7，普遍采用儲能電容放電的形式來實現(xiàn)等離子體電流的產(chǎn)生。隨著托卡馬克裝置規(guī)模的不斷增加，若依然采用上述方式，儲能電容所需數(shù)量很大，因此大多采用開關(guān)換流方式。目前，受控核聚變工程中超導(dǎo)等離子體激發(fā)皆采用電容器放電的方式，充電時間長，重復(fù)工作周期長，放電與回路參數(shù)有關(guān)，如第一次等離子體激發(fā)不了，所有操作要重新操作才能在放電。在高電壓下，等離子激發(fā)由多組電源相互協(xié)調(diào)來完成，控制難度大。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有電容器放電不足，本發(fā)明提供一種新型的等離子體激發(fā)開關(guān)。它由晶閘管、二極管、電容器、觸發(fā)器、快速充電裝置與泄放電阻組成。通過觸發(fā)器控制與泄放電阻的調(diào)節(jié)，可使串于本開關(guān)回路的超導(dǎo)線圈電流快速調(diào)節(jié)。該種開關(guān)方式可靠地保證了多組電源工作一致，實現(xiàn)托卡馬克裝置裝置中等離子的快速、可靠激發(fā)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下等離子體快速激發(fā)開關(guān)，其特征在于在輸入端A和輸出端B之間有二極管D1和晶閘管V1反相并聯(lián)支路，輸入端A和輸出端B之間還有擊穿電阻R1并聯(lián)支路，晶閘管V2和電容C1、電感L1串聯(lián)后并聯(lián)于輸入端A和輸出端B之間，電容C1兩端并聯(lián)有泄放電阻R2和充電機二個支路，觸發(fā)器分別和晶閘管V1、V2的觸發(fā)控制端連接。
所述的二極管D1和晶閘管V1反相并聯(lián)支路中分別串聯(lián)有快速熔斷器FF2、FF1，泄放電阻R2的并聯(lián)支路中還串聯(lián)有泄放開關(guān)S。
本發(fā)明利用可控硅與二極管的反并聯(lián)作開關(guān)主體，再用電容器與觸發(fā)器解決多組開關(guān)的開通與關(guān)斷的一致，同時利用泄放電阻把開關(guān)開斷時能量進行瞬時轉(zhuǎn)換消耗，利用負載超導(dǎo)線圈的電流突變而產(chǎn)生尖峰電壓去激發(fā)等離子體，等離子體激發(fā)同時還提供了等離子體維持連續(xù)的能量。其擊穿電壓與尖峰大小可通過回路電流與擊穿電阻進行調(diào)節(jié)。如第一次等離子體不能擊穿可再次關(guān)斷其開關(guān)，再產(chǎn)生一次激發(fā)等離子體的高電壓。這樣可做到等離子體激發(fā)的任意性。
本發(fā)明等離子體快速激發(fā)開關(guān)，是一種無觸點、無噪聲、壽命長、開閉迅速(直流15KA電流關(guān)斷時間≤1mS)、維護方便的新型開關(guān)。該種開關(guān)方式可靠地實現(xiàn)了多組電源工作一致，確保了托卡馬克裝置裝置中等離子的快速、可靠激發(fā)。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2為本發(fā)明關(guān)斷試驗波形。
具體實施例方式
參見圖1、圖2。
原理說明先由充電機對電容器C1進行充電，電容器C1始終處于浮充狀態(tài)，同時由觸發(fā)器發(fā)送強脈沖觸發(fā)晶閘管V1，使晶閘管V1導(dǎo)通，此時其開關(guān)處于合狀態(tài)，但需擊激發(fā)離子體時，觸發(fā)器發(fā)出一組強脈沖觸發(fā)去晶閘管V2，晶閘管V2一導(dǎo)通，電容器C1通過二極管D1進行放電，使晶閘管V1兩端的電壓限在二極管D1兩端的電壓，同時電容器C1放電電流對已導(dǎo)通的晶閘管V1進行倒灌，使晶閘管V1所流過的電流小于本身的箝注電流，從而關(guān)斷晶閘管V1，開關(guān)此時為分閘狀態(tài)。在關(guān)斷晶閘管V1關(guān)斷同時，回路超導(dǎo)負載所流過的電流瞬時突變，產(chǎn)生很高的感應(yīng)電勢激發(fā)等離子體，回路電流下降速度由換流電阻控制，同時回路分斷瞬時能量通過擊穿電阻進行轉(zhuǎn)移消耗。
權(quán)利要求
1.等離子體快速激發(fā)開關(guān)，其特征在于在輸入端A和輸出端B之間有二極管D1和晶閘管V1反相并聯(lián)支路，輸入端A和輸出端B之間還有擊穿電阻R1并聯(lián)支路，晶閘管V2和電容C1、電感L1串聯(lián)后并聯(lián)于輸入端A和輸出端B之間，電容C1兩端并聯(lián)有泄放電阻R2和充電機二個支路，觸發(fā)器分別和晶閘管V1、V2的觸發(fā)控制端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征在于所述的二極管D1和晶閘管V1反相并聯(lián)支路中分別串聯(lián)有快速熔斷器FF2、FF1，泄放電阻R2的并聯(lián)支路中還串聯(lián)有泄放開關(guān)S。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種等離子體快速激發(fā)開關(guān)，其特征在于在輸入端A和輸出端B之間有二極管D1和晶閘管V1反相并聯(lián)支路，輸入端A和輸出端B之間還有擊穿電阻R1并聯(lián)支路，晶閘管V2和電容C1、電感L1串聯(lián)后并聯(lián)于輸入端A和輸出端B之間，電容C1兩端并聯(lián)有泄放電阻R2和充電機二個支路，觸發(fā)器分別和晶閘管V1、V2的觸發(fā)控制端連接。本發(fā)明是一種無觸點、無噪聲、壽命長、開閉迅速(直流15KA電流關(guān)斷時間≤1mS)、維護方便的新型開關(guān)。該種開關(guān)方式可靠地實現(xiàn)了多組電源工作一致，確保了托卡馬克裝置裝置中等離子的快速、可靠激發(fā)。
文檔編號H03K17/72GK1933332SQ200610086278
公開日2007年3月21日 申請日期2006年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月29日
發(fā)明者湯倫軍, 李定, 付鵬 申請人:中國科學(xué)院等離子體物理研究所