多个等离子体合成射流激励器同步放电的高压脉冲电源制造技术

本发明专利技术公开了一种多个等离子体合成射流激励器同步放电的高压脉冲电源，包括：主电路模块，用于产生多路同步负极性高压脉冲；控制电路模块，用于产生IGBT开关驱动信号；供电模块，为主电路模块和控制电路模块供电；保护电路模块，保护主电路模块中的晶闸管开关和控制电路模块中的IGBT开关；供电模块分别与主电路模块和控制电路模块相连；保护电路模块分别与主电路模块和控制电路模块相连；控制电路模块和主电路模块相连。本发明专利技术的有益效果为：结构简单，结构紧凑；等离子体合成射流速度高，工作效率高；可同步输出多路10kV负极性高压脉冲对多个等离子体合成射流激励器进行同步激励，能使多个等离子体合成射流激励器同步放电，且单个等离子体合成射流激励器的放电电流超过100A。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高压脉冲电源
，具体而言，涉及一种面向多个等离子体合成射流激励器同步放电应用的负极性高压脉冲电源。
技术介绍
流动控制可分为被动控制和主动控制两大类，主动控制是在流场中直接注入合适的扰动模式和能量，使其与系统内流动发生某种相互作用实现控制，控制效果可根据实际工况进行自适应调节。合成射流作为一种全新的主动流动控制技术，无需气源供应系统，结构简单、响应快、工作频带宽和零质量流率等特点，在流动控制领域具有广泛应用。随着等离子体技术的飞速发展，等离子体合成射流技术在高速流场控制中有着极大的优势。目前，产生等离子体合成射流的电源主要有以下几种:法国宇航局研制了两种脉冲变压器型电感储能型和电容储能型的电源，将其应用于等离子体合成射流实验，实验发现:在间距为1.2mm的条件下，放电电压约为4.7kV，电感储能型电源的放电电流约为30A，电容储能型电源的放电电流约为250A(BelingerA, Hardy P，Barricau P，et al.1nfluence of the energy dissipat1n rate in thedischarge of a plasma synthetic jet actuator.Journal of Physics D:AppliedPhysics, 2011，44(36):365201.)。其设计的电源在高压侧串联有限流电阻，这会使得电源的重复频率低、能量转换效率低。德克萨斯大学研制了一套面向等离子体合成射流应用的激励源，该激励源包括高压直流电源、储能电容、限流电阻、MOSFET开关等器件。在5mm间距下，放电点电压约为2.2kV，放电电流约为 3A (Narayanaswamy V, Raja L L, Clemens N T.Characterizat1n ofa high-frequency pulsed-plasma jet actuator for supersonic flow control.AIAAjournal, 2010，48(2):297-305)。该装置结构相对零散，功率较小，产生的等离子体合成射流速度较低。国防科技大学利用直流源和脉冲源配合研究三电极等离子体合成射流特性，实验发现利用两种电源的配合可以明显降低等离子体合成射流激励器的击穿电压(Wang L1XiaZ, Luo Z, et al.Three-Electrode Plasma Synthetic Jet Actuator for High-Speed FlowControl , AIAA Journal, 2013，52(4):879-882.)。但利用两台电源的配合增加了装置的复杂性，不利于实际应用。空军工程大学利用磁压缩式纳秒脉冲电源研究等离子体合成射流的气动特性，脉冲源的输出电压最大50kV，频率最大为5kHz，上升沿20ns-30ns，半高宽50ns，实验中放电电压约为4.7kV，放电电流为20A(贾敏，梁华，宋慧敏，等.纳秒脉冲等离子体合成射流的气动激励特性.高电压技术，2011，37(6): 1493-1498.)。此类电源的放电电流较小，不利于等离子体合成射流激励器腔体的加热。中国科学院电工研究所对多个等离子体合成射流激励器同步放电进行了研究，专利(申请号2015100580904)公开了多个等离子体合成射流激励器同步放电的装置及方法，其装置包括多个高压模块，通过开关同步触发技术对多个等离子体合成射流激励器进行同步激励，使多个激励器同步放电，但是这种装置采用多个高压模块，增加了装置的复杂性。综上所述，国内外大多是在研究单个等离子体合成射流激励器的特性，而且使用的电源装置也存在许多缺点。不能使多个等离子体合成射流激励器同步放电，装置结构复杂，结构不紧凑，放电电流小，等离子体合成射流速度低，工作效率低。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种使多个等离子体合成射流激励器同步放电的高压脉冲电源，该电源可同步输出多路1kV负极性高压脉冲对多个等离子体合成射流激励器进行同步激励，能够使多个等离子体合成射流激励器同步放电，且单个等离子体合成射流激励器的放电电流超过100A。本专利技术提供了一种多个等离子体合成射流激励器同步放电的高压脉冲电源，包括:主电路模块，其分别与控制电路模块、供电模块和保护电路模块连接，所述主电路模块用于产生多路同步负极性高压脉冲；控制电路模块，其分别与所述主电路模块、所述供电模块和保护电路模块连接，所述控制电路模块用于产生IGBT开关驱动信号；供电模块，其分别与所述主电路模块和所述控制电路模块连接，所述供电模块为所述主电路模块和所述控制电路模块供电；保护电路模块，其分别与所述主电路模块和所述控制电路模块连接，所述保护电路模块保护所述主电路模块中的晶闸管开关和所述控制电路模块中的IGBT开关。作为本专利技术进一步的改进，所述主电路模块包括调压电路、升压电路、整流电路、充电电路、开关电路、负载；所述调压电路的一端与所述升压电路的一端相连，所述升压电路的另一端与所述整流电路的一端相连，所述整流电路的另一端与所述充电电路的一端相连，所述充电电路的另一端与所述开关电路的一端相连，所述开关电路的另一端与所述负载相连。作为本专利技术进一步的改进，所述调压电路为第一交流调压器，对220V交流市电进行调压，实现电压可调；所述升压电路为升压变压器，对所述第一交流调压器的输出电压进行升压；所述整流电路由四只高压整流二极管、第一限流电阻和第一储能电容组成，第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管和第四整流二极管构成整流桥，所述整流桥的输入端与所述升压变压器的输出端相连，所述升压变压器的输出端经所述第一限流电阻与所述第一储能电容的两端相连，对所述升压变压器输出的交流电压进行整流，经所述第一限流电阻给所述第一储能电容充电，将交流电压变为直流电压；所述充电电路由限流电感、隔离二极管、多个放电电容和多只续流二极管组成，所述第一储能电容的一端与所述限流电感的一端相连，所述限流电感、所述隔离二极管、多个放电电容、多只续流二极管串联连接，每只续流二极管的一端与所述储能电容的另一端相连并接大地，多个放电电容与多只续流二极管串联构成的支路并联连接；所述开关电路由电感、十一只晶闸管开关、十一只续流二极管、十一组静态均压电阻构成的静态均压电路和i^一组动态均压电阻、i^一组动态均压电容串联构成的动态均压电路组成；在单组晶闸管系统电路中，单组晶闸管驱动电路与单组静态均压电路、单组动态均压电路并联连接；十一组晶闸管系统电路串联连接组成晶闸管串联式高压开关，所述高压开关的一端与所述电感的一端相连，所述电感另的一端与所述隔离二极管的阴极相连，所述高压开关的另一端与第一储能电容的一端相连，控制多个放电电容的工作状态；所述负载由多个等离子体合成射流激励器、多只限流二极管组成，单个等离子体合成射流激励器由腔体、带孔盖及穿过腔体两根相对的间距可调节的钨针电极构成，单个等离子体合成射流激励器的一端与单只限流二极管的阳极相连，单只限流二极管的阴极与单个放电电容的一端相连，等离子体合成射流激励器的另一端与所述第一储能电容的接地端相连，多个放电电容、多只续流二极管、多只限流二极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多个等离子体合成射流激励器同步放电的高压脉冲电源，其特征在于，包括：主电路模块(100)，其分别与控制电路模块(110)、供电模块(120)和保护电路模块(130)连接，所述主电路模块(100)用于产生多路同步负极性高压脉冲；控制电路模块(110)，其分别与所述主电路模块(100)、所述供电模块(120)和保护电路模块(130)连接，所述控制电路模块(110)用于产生IGBT开关驱动信号；供电模块(120)，其分别与所述主电路模块(100)和所述控制电路模块(110)连接，所述供电模块(120)为所述主电路模块(100)和所述控制电路模块(110)供电；保护电路模块(130)，其分别与所述主电路模块(100)和所述控制电路模块(110)连接，所述保护电路模块(130)保护所述主电路模块(100)中的晶闸管开关和所述控制电路模块(110)中的IGBT开关。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵涛，王磊，章程，严萍，罗振兵，王林，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：北京;11