用于多個(gè)等離子體合成射流激勵(lì)器同步放電的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及等離子體合成射流激勵(lì)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于多個(gè)等離子體合成射流激勵(lì)器同步放電的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]等離子體流動(dòng)控制是基于空氣動(dòng)力學(xué)的原理，在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生等離子體，利用等離子體對(duì)流場(chǎng)的可控?cái)_動(dòng)實(shí)現(xiàn)流動(dòng)控制。等離子體合成射流激勵(lì)器具有質(zhì)量輕、工作頻帶寬的優(yōu)點(diǎn)，是等離子體流動(dòng)控制中的核心部件。
[0003]目前，等離子體合成射流的研宄大多是基于單個(gè)等離子體合成射流激勵(lì)器進(jìn)行的。專利102167163提出了一種提高機(jī)翼升力的合成射流環(huán)量控制方法，此方法雖然提高了機(jī)翼升力，但對(duì)合成射流激勵(lì)器的擺放位置要求較高。專利104202898設(shè)計(jì)了一種基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置，該裝置利用了三電極的合成射流激勵(lì)器，雖然響應(yīng)速度高，但工作效率較低。專利104168743設(shè)計(jì)了一種基于矢量合成雙射流激勵(lì)器的電子元件及其散熱方法，該激勵(lì)器有兩個(gè)開(kāi)口，工作面積大，與一個(gè)開(kāi)口的合成激勵(lì)器相比，合成射流速度較低，不適用于高速流動(dòng)控制。德克薩斯大學(xué)研制一套面向單個(gè)合成射流激勵(lì)器的脈沖源，包括高壓直流電源、儲(chǔ)能電容、限流電阻、MOSFET開(kāi)關(guān)，在5mm間距下，放電點(diǎn)電壓約為2.2kV，放電電流約為3A，但是該裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)零散，功率較小，產(chǎn)生的合成射流速度較低。
[0004]為了使等離子體合成射流能夠進(jìn)行高效率、大范圍、多角度的流動(dòng)控制，更快的投入到飛行器流動(dòng)控制的實(shí)際應(yīng)用中，多個(gè)等離子體合成射流激勵(lì)器同步運(yùn)行的方法被提出。俄亥俄州立大學(xué)研制了一款面向等離子體合成射流并聯(lián)放電的裝置，主要原理是直流電源給電容供電，通過(guò)觸發(fā)控制8路MOSFET開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)等離子體合成射流同步運(yùn)行，3mm間距下負(fù)載放電電壓約為4kV，放電電流0.25A，但是該裝置的放電電流較小，對(duì)腔體的加熱效果較弱，不能產(chǎn)生高速的合成射流。
[0005]綜上所述，國(guó)內(nèi)外對(duì)單個(gè)等離子體合成射流的研宄較多，而對(duì)多個(gè)等離子體合成射流激勵(lì)器同步運(yùn)行的方法及裝置研宄較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于多個(gè)等離子體合成射流激勵(lì)器同步放電的裝置和方法。
[0007]本發(fā)明提供了一種用于多個(gè)等離子體合成射流激勵(lì)器同步放電的方法，具體包括以下步驟:
[0008]步驟1，第一供電電源給脈沖發(fā)生器模塊提供電源，所述脈沖發(fā)生器模塊的脈沖信號(hào)經(jīng)ARM芯片輸出后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所述電信號(hào)經(jīng)電-光轉(zhuǎn)換板轉(zhuǎn)換為脈寬、頻率、脈沖個(gè)數(shù)可調(diào)的光信號(hào)，所述光信號(hào)經(jīng)光-電轉(zhuǎn)換板變?yōu)殡娦盘?hào)為開(kāi)關(guān)同步驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0009]步驟2，第二供電電源為開(kāi)關(guān)同步驅(qū)動(dòng)電路提供電源，所述第二供電電源經(jīng)第一整流器給儲(chǔ)能電容充電，當(dāng)所述開(kāi)關(guān)同步驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)的觸發(fā)極接收到開(kāi)關(guān)同步驅(qū)動(dòng)觸發(fā)電路的觸發(fā)信號(hào)時(shí)，所述開(kāi)關(guān)同步驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)閉合，多個(gè)隔離脈沖變壓器的原邊同時(shí)產(chǎn)生幅值、脈寬相同的電壓信號(hào)，經(jīng)多個(gè)所述隔離脈沖變壓器升壓，在多個(gè)所述隔離脈沖變壓器的副邊同時(shí)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)多個(gè)分壓電阻分壓，得到幅值合適的電壓、電流驅(qū)動(dòng)信號(hào)，為多路高壓脈沖電路開(kāi)關(guān)提供同步觸發(fā)信號(hào)；
[0010]步驟3，第三供電電源為包含多路高壓脈沖電路模塊的高壓脈沖電路提供電源，所述第三供電電源經(jīng)第二整流器給多個(gè)初級(jí)電容充電，多個(gè)所述初級(jí)電容分別與多個(gè)次及電容、多個(gè)脈沖變壓器的原邊串聯(lián)，給多個(gè)所述次級(jí)電容充電，當(dāng)多個(gè)高壓脈沖觸發(fā)電路開(kāi)關(guān)接收到多路所述開(kāi)關(guān)同步驅(qū)動(dòng)電路的觸發(fā)信號(hào)時(shí)，多個(gè)高壓脈沖電路開(kāi)關(guān)同時(shí)閉合，多個(gè)所述次級(jí)電容同時(shí)放電，在多個(gè)所述脈沖變壓器原邊產(chǎn)生低壓脈沖，經(jīng)多個(gè)所述脈沖變壓器升壓產(chǎn)生高壓脈沖，通過(guò)多個(gè)限流電阻給多個(gè)放電電容充電，當(dāng)多個(gè)所述放電電容的電壓超過(guò)多個(gè)負(fù)載的擊穿電壓時(shí)，多個(gè)所述負(fù)載同時(shí)放電，產(chǎn)生多路等離子體合成射流。
[0011]作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟2中所述開(kāi)關(guān)同步驅(qū)動(dòng)電路可產(chǎn)生脈寬O?lOOus、電壓O?30V可調(diào)的多路同步驅(qū)動(dòng)信號(hào)，調(diào)節(jié)所述分壓電阻阻值，可改變驅(qū)動(dòng)電流值，所述開(kāi)關(guān)同步驅(qū)動(dòng)電路可用于驅(qū)動(dòng)不同型號(hào)的小功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。
[0012]作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟3中所述高壓脈沖電路可產(chǎn)生O?1kV可調(diào)的電壓，所述高壓脈沖電路可使所述等離子體合成射流激勵(lì)器放電電流超過(guò)100A，產(chǎn)生強(qiáng)有力的合成射流。
[0013]作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟3中多個(gè)所述高壓脈沖電路可與所述等離子體合成射流激勵(lì)器配合，產(chǎn)生多路同步的等離子體合成射流。
[0014]作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述第二供電電源經(jīng)所述第一整流器后轉(zhuǎn)換為O?5V連續(xù)可調(diào)的直流電壓，所述第三供電電源經(jīng)所述第二整流器后轉(zhuǎn)換為O?300V連續(xù)可調(diào)的直流電壓。
[0015]本發(fā)明還提供了一種用于多個(gè)等離子體合成射流激勵(lì)器同步放電的裝置，其特征在于，包括:
[0016]脈沖發(fā)生器模塊，其包括鍵盤(pán)、ARM芯片、電-光轉(zhuǎn)換板、光-電轉(zhuǎn)換板、顯不器，第一供電電源的輸出端與所述ARM芯片的輸入端連接，所述ARM芯片輸出端與所述電-光轉(zhuǎn)換板連接，所述電-光轉(zhuǎn)換板與所述光-電轉(zhuǎn)換板、所述鍵盤(pán)、所述顯示器連接；
[0017]開(kāi)關(guān)同步驅(qū)動(dòng)電路，其包括第一整流器、儲(chǔ)能電容、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)、光-電轉(zhuǎn)換板、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路保護(hù)電路、多個(gè)隔離脈沖變壓器、多個(gè)分壓電阻、多個(gè)續(xù)流二極管，第二供電電源的輸出端與所述第一整流器的輸入端連接，所述第一整流器的輸出端與所述儲(chǔ)能電容的輸入端連接，產(chǎn)生穩(wěn)定的直流電壓，所述儲(chǔ)能電容的輸出端與所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)、所述隔離脈沖變壓器的原邊串聯(lián)，所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)的觸發(fā)極與所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端相連接，所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端與所述光-電轉(zhuǎn)換板的輸出端連接，所述光-電轉(zhuǎn)換板與所述脈沖發(fā)生器模塊中所述電-光轉(zhuǎn)換板連接，所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)的一端并聯(lián)所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路保護(hù)電路，所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)的一端與多個(gè)所述隔離脈沖變壓器的原邊連接，多個(gè)所述隔離脈沖變壓器的副邊與多個(gè)所述分壓電阻連接，多個(gè)所述分壓電阻與多個(gè)所述續(xù)流二極管連接；
[0018]高壓脈沖電路，其包括第二整流器、多路高壓脈沖電路模塊，所述多路高壓脈沖電路模塊由多個(gè)高壓脈沖電路模塊構(gòu)成，所述單個(gè)高壓脈沖電路模塊包括初級(jí)電容、高壓脈沖電路開(kāi)關(guān)、高壓脈沖電路保護(hù)電路、次級(jí)電容、脈沖變壓器、限流電阻、放電電容，第三供電電源的輸出端與所述第二整流器的輸入端連接，所述初級(jí)電容與所述第二整流器的輸出端連接，得到穩(wěn)定的直流電壓，所述初級(jí)電容與所述次級(jí)電容、所述脈沖變壓器的原邊串聯(lián)，所述初級(jí)電容與所述高壓脈沖電路開(kāi)關(guān)并聯(lián)，所述高壓脈沖電路保護(hù)電路與所述高壓脈沖電路開(kāi)關(guān)并聯(lián)，所述高壓脈沖電路開(kāi)關(guān)的觸發(fā)極與所述開(kāi)關(guān)同步驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連，所述脈沖變壓器的副邊與所述限流電阻、所述放電電容串聯(lián)；
[0019]合成射流激勵(lì)器模塊，其包括多個(gè)等離子體合成射流激勵(lì)器，一個(gè)等離子體合成射流激勵(lì)器的兩端與單個(gè)所述高壓脈沖模塊的輸出端相連接；
[0020]供電電源模塊，其包