專利名稱：電力電子脈沖變流用大功率類火花開關(guān)管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在電力電子變流主回路中使用的高壓大功率類火花開關(guān)器件，屬氣體功率電子開關(guān)器件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著低碳、節(jié)能、環(huán)保行動的不斷深入和發(fā)展，應用IOKV以上高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)進行節(jié)能的企業(yè)越來越多。然而，目前的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)普遍存在價格昂貴、結(jié)構(gòu)復雜、 工作不可靠等問題，其中又以半導體功率主開關(guān)器件易燒毀的問題最為突出。盡管研發(fā)人員做了大量的努力來緩解該問題，但一直未能從根本上解決。從理論和現(xiàn)有技術(shù)的實踐情況來看，IOKV以上的供電電壓，在系統(tǒng)主回路的工作過程中不可避免地會形成高的di/dt和dv/dt，而這些高di/dt和dv/dt與回路分布電感及電容作用后，又會形成極高的尖峰電壓和尖峰電流，這些尖峰電壓或電流與電源的作用正向疊加后再作用在回路的半導體功率主開關(guān)器件上，由于固態(tài)半導體功率開關(guān)器件的過壓、過流能力極差，因此很容易導致這些主開關(guān)器件因過壓或過流而損壞。在系統(tǒng)其它條件 (如電源電壓、調(diào)制頻率、輸出功率等)不可改變的情況下，只有降低主開關(guān)器件的開關(guān)速度，才能解決過高di/dt和dv/dt的問題，但降低主開關(guān)器件的開關(guān)速度，需要以增加器件的開關(guān)損耗和增加輸出波形中高次諧波損耗為代價，從技術(shù)上來看，這種代價是得不償失的。因此，除非找到一種全新的、不存在器件過壓和過流的變流主回路拓撲結(jié)構(gòu)，尋找一種新的、具有極強過壓、過流能力的功率開關(guān)器件來代替現(xiàn)有的器件，才能在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上全面解決上述問題。從已有技術(shù)來看，所有真空器件和固態(tài)半導體器件均達不到上述技術(shù)要求，唯一有可能達到要求的只有氣體開關(guān)器件。目前已應用的氣體開關(guān)器件主要有氣體火花開關(guān)、 充氣間流管和類火花開關(guān)三種類型，應用領(lǐng)域主要集中在高能物理、高能激光及部分醫(yī)療設(shè)備上。從工作原理及性能指標來看，氣體火花開關(guān)和充氣閘流管明顯不能用于電力電子變流，而類火花開關(guān)在原理上有達到這個要求的潛力。類火花放電是上世紀50年代末期發(fā)現(xiàn)的一種低氣壓氣體放電現(xiàn)象，利用這種放電現(xiàn)象制成的真空電子器件(即類火花開關(guān)管)，具有耐壓高、功率大、電流上升速度快和重復頻率高等特點，可以替代間流管、觸發(fā)管、 真空開關(guān)管和引燃管等器件，目前主要在等離子體聚焦、高能激光、加速器等裝置中應用， 其結(jié)構(gòu)特點有表面閃絡(luò)觸發(fā)式或預燃電荷注入觸發(fā)式。對于表面閃絡(luò)觸發(fā)方式，其觸發(fā)極效壽命不長(IO5 IO7次之間)；而預燃式電荷注入方式觸發(fā)雖壽命較長(IO7 IO9次之間)，但觸發(fā)電壓要隨管子的充氣壓力變化且觸發(fā)延遲時間過長(延遲時間8 20 μ)；這些特性均使已有類火花開關(guān)管不適合應用于電力高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。例如有效觸發(fā)壽命數(shù)僅為IO5 IO9次，若將它們用于載波頻率為IOkHz的變頻調(diào)速系統(tǒng)時，有效壽命期僅為 10秒鐘到1. 3天之間！這對需長時間(數(shù)十天到幾年)連續(xù)工作的變頻調(diào)速系統(tǒng)來說是不可想象的。同樣觸發(fā)電壓的變化及延遲時間過長亦使變頻調(diào)速系統(tǒng)難以正確完成所需的輸出波形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可用于IOkHz以上電力高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)、具有強過壓過流能力和長壽命的大功率類火花開關(guān)管，其在關(guān)斷時具有很高的關(guān)斷阻抗和極高的耐受電壓，在導通時則具有低的管壓降及大的容許通過電流，允許輸出短路但不會燒壞器件，具有快的開關(guān)速度和高的重復工作頻率，能很好地解決高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)現(xiàn)有主開關(guān)器件易燒毀的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是該大功率類火花開關(guān)管由絕緣(陶瓷、玻璃、工程塑料等) 密封管體IV及裝于其中的電極單元(I )、觸發(fā)單元(II )和外電路組成，主電極單元I安裝在絕緣密封管體IV的上中部位，由兩個雙端封閉、端面平行且保持一定距離的同軸空心金屬圓柱體(可用不銹鋼等導電材料制成)及其電引出端組成，上、下圓柱體分別為第一陽極Al和第二陽極A2，第一陽極Al的下端面圓心位置開有圓孔dn，第二陽極A2上下兩端面的圓心位置分別開有園孔d21和d22，孔dn與d21的直徑相等且為1. 5 9mm，d22的孔徑為1 10mm(根據(jù)觸發(fā)電子槍的結(jié)構(gòu)確定)，兩個圓柱電極的內(nèi)直徑為10 50mm、壁厚為 0. 2 4mm，其端面平行離開的距離為1. 5 12mm，第一陽極Al和第二陽極A2的二根電連接線al、a2穿過密封管體IV與外電路連接。觸發(fā)單元(II )是由位于最里面且內(nèi)壁敷有厚度為0. 3 1. 5mm的碳酸鋇氧化物的圓管狀陰極K、均勻繞于圓管陰極K的外壁并與陰極絕緣的螺旋狀鎢電熱絲F1、套于鎢電熱絲F1外面的絕緣(陶瓷、玻璃、工程塑料等)外管B、 呈螺旋狀均勻繞于絕緣外管B上段外表面的觸發(fā)極G四個自內(nèi)向外的同心圓管組成的電子槍，其與第二陽極的C^2同軸安裝于主電極下面，槍口對準第二陽極的電子入射孔屯并與其相隔1. 5 6mm，鎢電熱絲F1、圓管陰極K，觸發(fā)極G的四根電連接線fll、fl2、k、g穿過密封外殼與外電路連接。密封管體IV內(nèi)電子槍旁還與其平行安裝有儲氫單元(III)，由內(nèi)置氫化鈦粉末H且表面開有小氣孔的絕緣(陶瓷、玻璃、工程塑料等)圓筒儲氫罐T及螺旋狀均勻繞于其外面的電熱絲F2組成，電熱絲F2的兩根引出線f21、f22穿過密封管體IV與外電路連接。絕緣密封管體IV內(nèi)的工作壓力保持在4 150帕之間(密封管體工作時管體內(nèi)的壓力，可根據(jù)實際需要，通過調(diào)整儲氫罐T內(nèi)氫化鈦粉末的用量，從而控制氫氣釋放量來實現(xiàn))。外電路由主電源Wl及其串聯(lián)負載Rl、觸發(fā)電源W2及其分壓電阻隊和R2、電熱絲電源 W3及電子開關(guān)SW組成；主電源Wl的正極串聯(lián)負載&后接第一陽極Al，主電源Wl的負極與觸發(fā)電源W2的正極、分壓電阻R1的上端、電子開關(guān)SW的定觸點2端連接后再接于第二陽極A2上，分壓電阻&的上端與分壓電阻R1的下端及開關(guān)管的陰極K連接，觸發(fā)電源W2的負極與分壓電阻&的下端、電子開關(guān)的SW的定觸點3端、電熱絲電源W3的負極、鎢電熱絲 F1的一個引出端fll、電熱絲F2的一個引出端f21相連，電子開關(guān)SW的動觸點1端接觸發(fā)極G，電熱絲電源W3的正極與鎢電熱絲F1的另一個引出端fl2、電熱絲F2的另一個引出端 f22相連，電子開關(guān)SW的控制輸入端4接外部控制信號。本開關(guān)管工作時，先接通電子槍和儲氫罐的電熱絲電源W3約5到10分鐘，待管內(nèi)氫氣壓力和陰極K表面溫度達到要求后，再接通主電源Wl和觸發(fā)電源W2，此時，觸發(fā)電子槍觸發(fā)電子束射入第二陽極的電子入射孔d22內(nèi)，引起第二陽極內(nèi)腔的氣體分子雪崩式快速形成高濃度的等離子體，當內(nèi)腔等離子的濃度達到足夠的量值后，從離子噴孔d21中噴射出并迅速擴散到第一陽極Al的端面上，從而形成兩電極之間的電流通道。當外部信號Vi為高電平脈沖期間，電子開關(guān)SW的動觸點1與定觸點2相連接，開關(guān)管的觸發(fā)極G的電位高于陰極K的電位，開關(guān)管的第一陽極Al與第二陽極A2之間呈低阻抗而導通；其余時間Vi為低電平，開關(guān)管的觸發(fā)極G的電位低于陰極K的電位，觸發(fā)開關(guān)管的第一陽極Al與第二陽極A2之間呈高阻抗而關(guān)斷。在高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)主回路中使用本大功率類火花開關(guān)管，即可通過上述過程實現(xiàn)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的快速、重復觸發(fā)開關(guān)。本大功率類火花開關(guān)管通過改變陽極結(jié)構(gòu)，利用帕邢曲線最低點左支所特有的類火花放電效應、以及空心電極內(nèi)等離子體的雪崩式增大效應，來完成主電極之間電流的開通和關(guān)斷功能，同時采用管狀熱陰極電子槍加柵極控制方式進行觸發(fā)控制，使得電子槍的電子發(fā)射量只與陰極表面溫度有關(guān)而與管內(nèi)氣壓無關(guān)，加之電子槍的壽命很長，且在柵極正電壓的作用下電子被大大加速，因此使觸發(fā)延遲時間大為縮短，很好地解決了開關(guān)管在觸發(fā)速度、觸發(fā)電壓、觸發(fā)功率以及觸發(fā)壽命之間的多方矛盾；同時，由于利用氫化鈦粉末在冷態(tài)時吸收氫氣而在高溫時釋放氫氣的特點，用電加熱方式使儲氫單元中的氫化鈦粉末在開關(guān)管工作時放出適量氫氣以保持管內(nèi)壓力的恒定和氣體的純度，而在開關(guān)管停止工作時氫化鈦粉末冷卻而并將氫氣吸回保持管內(nèi)高真空，保證了工作的可靠性。因此，具有開關(guān)速度快、重復工作頻率高、重復觸發(fā)壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、觸發(fā)功率小等優(yōu)點。本發(fā)明在開關(guān)管的主電極間隙為3毫米、電極中心小孔直徑3毫米、氫氣壓力為4 帕時，具有高達30KV的斷態(tài)耐壓和10萬安培的極限通流能力，最高重復開關(guān)頻率IOKHz以上；需要的觸發(fā)導通電壓為300 500伏，觸發(fā)電流小于50毫安，觸發(fā)壽命IO12 IO13次； 開關(guān)管在關(guān)斷時若承受的電壓超過極限30KV，則自擊穿并轉(zhuǎn)換為導通狀態(tài)但不會損壞；輸出短路時只要短路電流不超過10萬安或者在10萬安以下熔斷器動作，則開關(guān)管不會損壞亦不影響壽命，若短路電流超過10萬安，則僅電極壽命會有所縮短但不會造成損壞。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。圖1為本發(fā)明開關(guān)管的剖視示意圖；圖2為本發(fā)明主電極單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明觸發(fā)電子槍單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明儲氫單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明典型電控制外電路連接示意圖。
具體實施例方式實施例1 如附圖1、2、3、4和5所示，本大功率類火花開關(guān)管由陶瓷密封管體IV及裝于其中的主電極單元I、觸發(fā)電子槍單元II、儲氫單元III，以及外電路組成。主電極單元 I安裝在密封陶瓷管體IV的上中部位，由兩個雙端封閉、端面平行且保持一定距離的不銹鋼同軸空心圓柱體及其電引出端組成，上、下圓柱體分別為第一陽極Al和第二陽極A2，第一陽極Al的下端面圓心位置開有圓孔dn，第二陽極A2上下兩端面的圓心位置分別開有園孔d21和d22，孔dn與d21的直徑相等且為1. 5mm, d22的孔徑為1mm，兩個圓柱電極的內(nèi)直徑為10mm、壁厚為0. 2mm，其端面平行離開的距離為1.5mm，第一陽極Al和第二陽極A2的二根電連接線al、a2穿過密封管體IV與外電路連接。觸發(fā)電子槍單元II安裝于主電極單元I下面，由位于最里面且內(nèi)壁敷有0. 3mm厚的市售碳酸鋇氧化物的圓管狀陰極K、均勻繞于圓管陰極K的外壁并與陰極絕緣的螺旋狀鎢電熱絲F1、套于鎢電熱絲&外面的陶瓷外管B、呈螺旋狀均勻繞于陶瓷外管B上段外表面的觸發(fā)極G四個自內(nèi)向外的同心圓管組成，圓管狀陰極K的電子槍槍口與第二陽極的電子入射孔d22相隔1. 5mm并與d22同軸安裝，鎢電熱絲 F1、圓管陰極K，觸發(fā)極G的四根電連接線fll、fl2、k、g穿過密封外殼與外電路連接。儲氫單元III與電子槍平行地安裝于電子槍旁邊的空間位置，由內(nèi)置氫化鈦粉末H且表面開有小氣孔的陶瓷圓筒儲氫罐T、以及螺旋狀均勻繞于瓷罐外面的電熱絲F2組成，其電熱絲F2的兩根引出線f21、f22穿過密封管體IV與外電路連接。通過調(diào)整儲氫罐T內(nèi)氫化鈦粉末的數(shù)量，從而控制氫氣釋放量，使密封管體IV內(nèi)的工作壓力為4帕。外電路由主電源Wl及其串聯(lián)負載&、觸發(fā)電源W2及其分壓電阻隊和R2、電熱絲電源W3及電子開關(guān)SW組成；主電源 Wl的正極串聯(lián)負載&后接第一陽極Al，主電源Wl的負極與觸發(fā)電源W2的正極、分壓電阻 R1的上端、電子開關(guān)SW的定觸點2端連接后再接于第二陽極A2上，分壓電阻R2的上端與分壓電阻禮的下端及開關(guān)管的陰極K連接，觸發(fā)電源W2的負極與分壓電阻&的下端、電子開關(guān)的SW的定觸點3端、電熱絲電源W3的負極、鎢電熱絲F1的一個引出端fll、電熱絲F2 的一個引出端f21相連，電子開關(guān)SW的動觸點1端接觸發(fā)極G，電熱絲電源W3的正極與鎢電熱絲F1的另一個引出端f 12、電熱絲F2的另一個引出端f22相連，電子開關(guān)SW的控制輸入端4接外部控制信號。主電源Wl的電壓值低于第一陽極Al與第二陽極A2之間的輝光放電維持電壓。 實施例2 如附圖1、2、3、4和5所示，本該大功率類火花開關(guān)管由玻璃密封管體IV 及裝于其中的主電極單元I、觸發(fā)電子槍單元II、儲氫單元III，以及外電路組成。主電極單元I安裝在密封玻璃管體IV的上中部位，由兩個雙端封閉、端面平行且保持一定距離的不銹鋼同軸空心圓柱體及其電引出端組成，上、下圓柱體分別為第一陽極Al和第二陽極A2， 第一陽極Al的下端面圓心位置開有圓孔dn，第二陽極A2上下兩端面的圓心位置分別開有園孔d21和d22，孔dn與d21的直徑相等且為9mm，d22的孔徑為10mm，兩個圓柱電極的內(nèi)直徑為50mm、壁厚為4mm，其端面平行離開的距離為12mm，第一陽極Al和第二陽極A2的二根電連接線al、a2穿過密封管體IV與外電路連接。觸發(fā)電子槍單元II安裝于主電極單元I下面，由位于最里面且內(nèi)壁敷有1. 5mm厚的市售碳酸鋇氧化物的圓管狀陰極K、均勻繞于圓管陰極K的外壁并與陰極絕緣的螺旋狀鎢電熱絲F1、套于鎢電熱絲F1外面的玻璃外管B、呈螺旋狀均勻繞于玻璃外管B上段外表面的觸發(fā)極G四個自內(nèi)向外的同心圓管組成，圓管狀陰極K的電子槍槍口與第二陽極的電子入射孔屯相隔6mm并與d22同軸安裝，鎢電熱絲F1、圓管陰極K，觸發(fā)極G的四根電連接線fll、fl2、k、g穿過密封外殼與外電路連接。儲氫單元 III與電子槍平行地安裝于電子槍旁邊的空間位置，由內(nèi)置氫化鈦粉末H且表面開有小氣孔的陶瓷圓筒儲氫罐T、以及螺旋狀均勻繞于瓷罐外面的電熱絲F2組成，其電熱絲F2的兩根引出線f21、f22穿過密封管體IV與外電路連接。通過調(diào)整儲氫罐T內(nèi)氫化鈦粉末的數(shù)量， 從而控制氫氣釋放量，使密封管體IV內(nèi)的工作壓力為150帕。外電路由主電源Wl及其串聯(lián)負載&、觸發(fā)電源W2及其分壓電阻R1和&、電熱絲電源W3及電子開關(guān)SW組成；主電源Wl 的正極串聯(lián)負載&后接第一陽極Al，主電源Wl的負極與觸發(fā)電源W2的正極、分壓電阻R1 的上端、電子開關(guān)SW的定觸點2端連接后再接于第二陽極A2上，分壓電阻民的上端與分壓電阻R1的下端及開關(guān)管的陰極K連接，觸發(fā)電源W2的負極與分壓電阻&的下端、電子開關(guān)的SW的定觸點3端、電熱絲電源W3的負極、鎢電熱絲F1的一個引出端fll、電熱絲F2的一個引出端f21相連，電子開關(guān)SW的動觸點1端接觸發(fā)極G，電熱絲電源W3的正極與鎢電熱絲F1的另一個引出端f 12、電熱絲F2的另一個引出端f22相連，電子開關(guān)SW的控制輸入端4接外部控制信號。主電源Wl的電壓值低于第一陽極Al與第二陽極A2之間的輝光放電維持電壓。實施例3 如附圖1、2、3、4和5所示，本大功率類火花開關(guān)管由陶瓷密封管體IV及裝于其中的主電極單元I、觸發(fā)電子槍單元II、儲氫單元III，以及外電路組成。主電極單元 I安裝在密封陶瓷管體IV的上中部位，由兩個雙端封閉、端面平行且保持一定距離的同軸空心圓柱體(可用不銹鋼制成)及其電引出端組成，上、下圓柱體分別為第一陽極Al和第二陽極A2，第一陽極Al的下端面圓心位置開有圓孔dn，第二陽極A2上下兩端面的圓心位置分別開有園孔d21和d22，孔dn與d21的直徑相等且為3mm，d22的孔徑為4mm，兩個圓柱電極的內(nèi)直徑為30mm、壁厚為2mm，其端面平行離開的距離為3mm，第一陽極Al和第二陽極A2 的二根電連接線al、a2穿過密封管體IV與外電路連接。觸發(fā)電子槍單元II安裝于主電極單元I下面，由位于最里面且內(nèi)壁敷有0. 8mm厚的市售碳酸鋇氧化物的圓管狀陰極K、均勻繞于圓管陰極K的外壁并與陰極絕緣的螺旋狀鎢電熱絲F1、套于鎢電熱絲F1外面的陶瓷外管B、呈螺旋狀均勻繞于陶瓷外管B上段外表面的觸發(fā)極G四個自內(nèi)向外的同心圓管組成， 圓管狀陰極K的電子槍槍口與第二陽極的電子入射孔d22相隔4mm并與d22同軸安裝，鎢電熱絲F1、圓管陰極K，觸發(fā)極G的四根電連接線fll、fl2、k、g穿過密封外殼與外電路連接。 儲氫單元III與電子槍平行地安裝于電子槍旁邊的空間位置，由內(nèi)置氫化鈦粉末H且表面開有小氣孔的陶瓷圓筒儲氫罐T、以及螺旋狀均勻繞于瓷罐外面的電熱絲F2組成，其電熱絲F2 的兩根引出線f21、f22穿過密封管體IV與外電路連接。通過調(diào)整儲氫罐T內(nèi)氫化鈦粉末的數(shù)量，從而控制氫氣釋放量，使密封管體IV內(nèi)的工作壓力為70帕。外電路由主電源Wl及其串聯(lián)負載&、觸發(fā)電源W2及其分壓電阻隊和R2、電熱絲電源W3及電子開關(guān)SW組成；主電源Wl的正極串聯(lián)負載&后接第一陽極Al，主電源Wl的負極與觸發(fā)電源W2的正極、分壓電阻R1的上端、電子開關(guān)SW的定觸點2端連接后再接于第二陽極A2上，分壓電阻&的上端與分壓電阻隊的下端及開關(guān)管的陰極K連接，觸發(fā)電源W2的負極與分壓電阻&的下端、電子開關(guān)的SW的定觸點3端、電熱絲電源W3的負極、鎢電熱絲F1的一個引出端fll、電熱絲 F2的一個引出端f21相連，電子開關(guān)SW的動觸點1端接觸發(fā)極G，電熱絲電源W3的正極與鎢電熱絲F1的另一個引出端fl2、電熱絲F2的另一個引出端f22相連，電子開關(guān)SW的控制輸入端4接外部控制信號。主電源Wl的電壓值低于第一陽極Al與第二陽極A2之間的輝光放電維持電壓。須要說明的是，本開關(guān)管實際使用時，主電源Wl的電壓值需低于第一陽極Al與第二陽極A2之間的輝光放電維持電壓，方可以直接用于替代PWM方式工作的全控型固態(tài)半導體開關(guān)器件。若Wl的電壓值高于第一陽極Al與第二陽極A2之間的輝光放電維持電壓，則開關(guān)管在觸發(fā)脈沖到來時低阻抗開通，脈沖過后即在第一陽極Al與第二陽極A2之間形成輝光放電，因而仍有電流流過第一陽極Al與第二陽極A2，此時本開關(guān)管只能用于間接式恒能量脈沖斬波變頻調(diào)速系統(tǒng)，而不能直接用于替代PWM方式工作的全控型固態(tài)半導體開關(guān)器件。
權(quán)利要求
1.一種電力電子脈沖變流用大功率類火花開關(guān)管，由絕緣密封管體(IV)及裝于其中的主電極單元(I )、觸發(fā)單元(II )，以及外電路組成，其特征是主電極由上下兩個端面平行保持一定距離的同軸空心金屬圓柱體第一陽極Al和第二陽極A2、及其電引出端組成，安裝在密封管體(IV)的上中部位，其第一陽極Al和第二陽極A2的二根電連接線al、a2穿過密封管體(IV)與外電路連接；觸發(fā)單元(II )是由圓管狀陰極K、鎢電熱絲？1、陶瓷外管 B、觸發(fā)極G四個自內(nèi)向外的同心圓管組成的電子槍，安裝于主電極(I )下面且槍口對準第二陽極的電子入射孔d22，其鎢電熱絲F1、圓管陰極K，觸發(fā)極G的四根電連接線fll、fl2、 k、g穿過密封外殼與外電路連接；密封管體(IV )內(nèi)電子槍旁還與其平行安裝有儲氫單元 (III),由內(nèi)置氫化鈦粉末H且表面開有小氣孔的絕緣圓筒儲氫罐T及螺旋狀均勻繞于其外表的電熱絲F2組成，電熱絲F2的兩根引出線f21、f22穿過密封管體IV與外電路連接；外電路由主電源Wl及其串聯(lián)負載&、觸發(fā)電源W2及其分壓電阻隊和R2、電熱絲電源W3及電子開關(guān)SW組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電子脈沖變流用大功率類火花開關(guān)管，其特征是主電極單元(I )的第一陽極Al的下端面圓心位置開有圓孔dn，第二陽極A2上下兩端面的圓心位置分別開有園孔d21和d22，孔dn與d21的直徑相等且為1. 5 9mm，d22的孔徑為1 IOmm ；兩個圓柱體電極的內(nèi)直徑為10 50mm，壁厚為0. 2 4mm，其端面平行離開的距離為 1. 5 12mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力電子脈沖變流用大功率類火花開關(guān)管，其特征是觸發(fā)單元(II )電子槍最里面的圓管狀陰極K的內(nèi)壁敷有碳酸鋇氧化物，鎢電熱絲F1螺旋狀均勻繞于圓管陰極K的外壁并與陰極絕緣，絕緣外管B套于鎢電熱絲F1的外面，觸發(fā)極G 螺旋狀均勻繞于絕緣外管B的上段外表面，電子槍的槍口與第二陽極的電子入射孔d22相隔 1.5 6mm并與d22同軸安裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3所述的電力電子脈沖變流用大功率類火花開關(guān)管，其特征是外電路主電源Wl的正極串聯(lián)負載&后接第一陽極Al，主電源Wl的負極與觸發(fā)電源W2的正極、分壓電阻R1的上端、電子開關(guān)SW的定觸點2端連接后再接于第二陽極A2上，分壓電阻 &的上端與分壓電阻隊的下端及開關(guān)管的陰極K連接，觸發(fā)電源W2的負極與分壓電阻&的下端、電子開關(guān)的SW的定觸點3端、電熱絲電源W3的負極、鎢電熱絲F1的一個引出端f 11、 電熱絲F2的一個弓丨出端f21相連，電子開關(guān)SW的動觸點1端接觸發(fā)極G，電熱絲電源W3的正極與鎢電熱絲F1的另一個引出端f 12、電熱絲F2的另一個引出端f22相連，電子開關(guān)SW 的控制輸入端4接外部控制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4所述的電力電子脈沖變流用大功率類火花開關(guān)管，其特征是敷于觸發(fā)單元(II )電子槍陰極K內(nèi)壁上的碳酸鋇氧化物的厚度為0. 3 1. 5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5所述的電力電子脈沖變流用大功率類火花開關(guān)管，其特征是絕緣密封管體(IV )內(nèi)的工作壓力為4 150帕。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電力電子脈沖變流用大功率類火花開關(guān)管，屬氣體功率電子開關(guān)器件技術(shù)領(lǐng)域。由主電極、觸發(fā)電子槍、儲氫單元、密封管體和外電路組成，主電極為兩個雙端封閉并離開一定距離的同軸空心柱體第一陽極和第二陽極；觸發(fā)電子槍包括管狀陰極、鎢電熱絲、外管和觸發(fā)極，裝于主電極下且槍口對準第二陽極電子入射孔；儲氫單元內(nèi)置氫化鈦粉末且表面螺旋狀繞有電熱絲；外電路包括主電源及其負載、觸發(fā)電源及其分壓電阻、電熱絲電源及電子開關(guān)。利用兩陽極間的類火花放電實現(xiàn)主電極之間通斷，具有耐壓高、導通電流大、重復開關(guān)頻率高、易觸發(fā)開通、導通壓降低、允許輸出端短路等優(yōu)點，適宜作為間接式恒能量脈沖斬波變頻調(diào)速系統(tǒng)中主開關(guān)元件使用。
文檔編號H01J17/54GK102176401SQ201010596048
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者盧誠, 洪元富 申請人:昆明理工大學