RU2044392C1

RU2044392C1 - Thyristor oscillator

Info

Publication number: RU2044392C1
Application number: RU93006535A
Authority: RU
Inventors: В.А. Глухих; В.В. Дрягин
Original assignee: Российско-австрийское акционерное общество закрытого типа "ИНТЕНСОНИК"
Priority date: 1993-02-01
Filing date: 1993-02-01
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: well devices in geophysics. SUBSTANCE: device has first choke, first thyristor, two capacitors, second thyristor and second choke. All elements are connected in series. Two capacitors are by-passed by load. Common point of capacitors is connected to common point of two filter capacitors which are connected in series. Device provides possibility to match impedance of oscillator and magnetostrictive loading by tuning parameters of elements of oscillator circuit for concrete magnetostrictive load. EFFECT: increased functional capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к тиристорным преобразователям частоты и предназначено, например, для использования в геофизических скважинных устройствах при проведении геофизических работ в скважине. The invention relates to thyristor frequency converters and is intended, for example, for use in geophysical downhole devices when conducting geophysical work in the well.

Известен преобразователь напряжения в ток, содержащий последовательный резонансный инвертор, выполненный в виде тиристорного полумоста с коммутирующим LС-контуром, подключенным к общей точке двух последовательно соединенных разделительных конденсаторов, подключенных к входным выводам через фильтровые дроссели, а к тиристорам полумоста через дополнительные дроссели, а также обратные вентили, соединенные одними разноименными электродами с точками соединения тиристоров с дополнительными дросселями, и цепь нагрузки. Кроме того, преобразователь снабжен выходным дросселем и стабилизирующим конденсаторным блоком, включенным между тиристорами полумоста и соединенным с другими разноименными электродами обратных вентилей и LС-контуром, а цепь нагрузки через входной дроссель подключена параллельно указанному конденсаторному блоку. A known voltage-to-current converter comprising a series resonant inverter made in the form of a thyristor half-bridge with a switching LC circuit connected to a common point of two series-connected isolation capacitors connected to the input terminals through filter chokes, and to the thyristors of a half-bridge through additional chokes, as well as check valves connected by unlike electrodes with connection points of thyristors with additional chokes, and a load circuit. In addition, the converter is equipped with an output choke and a stabilizing capacitor block connected between the half-bridge thyristors and connected to other unlike electrodes of the check valves and the LC circuit, and the load circuit is connected in parallel with the capacitor block through the input choke.

Инвертор имеет высокую стабильность выходного постоянного тока, обеспечиваемую за счет параметрических свойств схемы, и сохраняется в широком диапазоне частот инвертирования преобразователя. Это позволяет осуществлять глубокое регулирование выходного тока путем изменения частоты инвертирования преобразователя. The inverter has a high stability of the DC output, provided by the parametric properties of the circuit, and is stored in a wide range of inverter inverter frequencies. This allows for deep regulation of the output current by changing the inverter frequency of the converter.

Недостатком известного преобразователя являются его большие габаритные размеры из-за наличия больших фильтровых дросселей, а также большого числа элементов схемы, что не позволяет использовать его в качестве скважинного генератора. A disadvantage of the known converter is its large overall dimensions due to the presence of large filter chokes, as well as a large number of circuit elements, which does not allow using it as a downhole generator.

Кроме того, генератор на основе данного инвертора не обеспечивает работу магнитострикционной нагрузки (магнитострикционных преобразователей), что сужает область его возможного применения. Для эффективной работы магнитострикционных преобразователей необходимо одновременное протекание переменного тока тока возбуждения и постоянного тока поляризации. Поэтому, если в качестве нагрузки будет использоваться магнитострикционный преобразователь, необходим дополнительный источник питания для обеспечения переменной составляющей тока. In addition, the generator based on this inverter does not provide the magnetostrictive load (magnetostrictive converters), which narrows the scope of its possible application. For the effective operation of magnetostrictive converters, the simultaneous flow of an alternating current of the excitation current and a constant polarization current is necessary. Therefore, if a magnetostrictive transducer is used as the load, an additional power source is needed to provide an alternating current component.

Перед разработчиками стояла задача создания схемы тиристорного генератора, позволяющей надежно использовать его в геофизических скважинных (погружаемых) устройствах при различных, в том числе магнитострикционных нагрузках. The developers were faced with the task of creating a thyristor generator circuit, which allows it to be reliably used in geophysical downhole (immersed) devices under various, including magnetostrictive, loads.

Цель изобретения создание надежного тиристорного генератора, имеющего широкие функциональные возможности. The purpose of the invention is the creation of a reliable thyristor generator with wide functionality.

Цель достигается тем, что в тиристорном генераторе, содержащем источник постоянного тока, первый и второй последовательно соединенные фильтровые конденсаторы, подключенные параллельно источнику постоянного тока и контуру, образованному последовательно соединенными первым коммутирующим дросселем, первым тиристором, третьим конденсатором, вторым тиристором и вторым коммутирующим дросселем, нагрузку, подключенную между катодом первого тиристора и анодом второго тиристора, введен четвертый конденсатор, включенный последовательно с третьим конденсатором, при этом общая точка последовательно соединенных первого и второго фильтровых конденсаторов объединена с общей точкой третьего и четвертого конденсаторов. The goal is achieved in that in a thyristor generator containing a direct current source, the first and second series-connected filter capacitors connected in parallel to the direct current source and a circuit formed by a series-connected first switching choke, first thyristor, third capacitor, second thyristor and second switching choke, a load connected between the cathode of the first thyristor and the anode of the second thyristor, a fourth capacitor is introduced, connected in series with t etim capacitor, wherein the common point of serially connected first and second capacitors of filter is combined with a common point of the third and fourth capacitors.

При таком схемном решении тиристорного генератора ток, протекающий через нагрузку, имеет переменную и постоянную составляющие, так как при любом из двух включенных тиристоров ток (его постоянная составляющая) через нагрузку всегда имеет одно и то же направление, а именно: от вывода, имеющего общую точку с выводом первого тиристора, к выводу, имеющему общую точку с входом второго тиристора. With this circuit design of the thyristor generator, the current flowing through the load has an alternating and constant component, since with any of the two thyristors turned on, the current (its constant component) through the load always has the same direction, namely: from a terminal having a common a point with the output of the first thyristor, to a conclusion that has a common point with the input of the second thyristor.

Т.е. схема позволяет использовать в качестве нагрузки также и магнитострикционные преобразователи без применения дополнительного источника для их подмагничивания (поляризации). Those. the circuit allows the use of magnetostrictive converters as a load without the use of an additional source for their magnetization (polarization).

Для обеспечения оптимального режима работы тиристорного генератора при магнитострикционной нагрузке необходимо настроить преобразователь на оптимальный режим работы (обеспечивающий максимальную мощность излучения), для чего необходимо согласовывать импеданс электрической части тиристорного генератора и импеданс магнитострикционного преобразователя. Данного согласования добиваются при определенных конкретных значениях переменного тока возбуждения и постоянного тока поляризации. Согласование работы двух источников питания преобразователя требует наличия дополнительных устройств и схемных решений, что ухудшает надежность и значительно увеличивает массогабаритные параметры генератора. To ensure the optimal operating mode of the thyristor generator under magnetostrictive load, it is necessary to adjust the converter to the optimal operating mode (providing maximum radiation power), for which it is necessary to coordinate the impedance of the electrical part of the thyristor generator and the impedance of the magnetostrictive converter. This coordination is achieved at certain specific values of the alternating current excitation and direct current polarization. Coordination of the operation of two converter power sources requires additional devices and circuit solutions, which degrades reliability and significantly increases the overall dimensions of the generator.

Предлагаемое техническое решение, исключив необходимость в дополнительном источнике тока для обеспечения магнитострикционной нагрузки, позволяет при одном источнике питания осуществлять согласование импеданса генератора (электрической части генератора) и магнитострикционной нагрузки путем подбора параметров элементов схемы генератора для конкретной магнитострикционной нагрузки, в дальнейшем нет необходимости контролировать импеданс электрической части генератора и нагрузки, так как их соотношение будет постоянным, определяемым только параметрами элементов схемы генератора. The proposed technical solution, eliminating the need for an additional current source to provide a magnetostrictive load, allows for matching the impedance of the generator (electrical part of the generator) and the magnetostrictive load with one power source by selecting the parameters of the generator circuit elements for a specific magnetostrictive load, in the future there is no need to control the electrical impedance parts of the generator and the load, since their ratio will be constant, determined m only the parameters of the elements of the generator circuit.

Таким образом обеспечивается надежная и стабильная работа генератора при включении в его схему магнитострикционной нагрузки. This ensures reliable and stable operation of the generator when a magnetostrictive load is included in its circuit.

Кроме того, в предлагаемом генераторе его высокочастотная часть, состоящая из двух последовательных контуров и нагрузки, отделена от источника питания постоянного тока фильтровыми конденсаторами, для этого емкость фильтровых конденсаторов выбирается значительно большей, чем емкость коммутирующих конденсаторов. Следовательно, для надежной работы генератора не требуется дополнительного фильтрового дросселя, что позволяет снизить массогабаритные параметры генератора. In addition, in the proposed generator, its high-frequency part, consisting of two series circuits and a load, is separated from the DC power source by filter capacitors, for this the filter capacitors are selected to be much larger than the capacitance of the switching capacitors. Therefore, for reliable operation of the generator, an additional filter choke is not required, which allows to reduce the overall dimensions of the generator.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет минимизировать размеры тиристорного генератора, что делает возможным его использование в качестве скважинного генератора для питания скважинных геофизических устройств и тем самым также расширяет его функциональные возможности, а уменьшение элементов схемы и наличие одного источника питания для обеспечения как переменной составляющей тока, так и постоянной, позволяет повысить стабильность и надежность его работы. Thus, the proposed technical solution allows minimizing the size of the thyristor generator, which makes it possible to use it as a downhole generator for powering downhole geophysical devices and thereby also expanding its functionality, and reducing circuit elements and having one power source to provide a variable current component , and constant, allows to increase the stability and reliability of its operation.

На чертеже изображена схема предлагаемого тиристорного генератора. The drawing shows a diagram of the proposed thyristor generator.

Тиристорный генератор содержит входной выпрямитель 1, подключенный к последовательно соединенной паре фильтровых конденсаторов 2, 3, которые через коммутирующие дроссели 4, 5 подключены соответственно к аноду тиристора 6 и к катоду тиристора 7. К катоду тиристора 6 и к аноду тиристора 7 подключена пара последовательно соединенных коммутирующих конденсаторов 8, 9, зашунтированных нагрузкой 10 магнитострикционным преобразователем. Общие точки фильтровых конденсаторов 2, 3 и коммутирующих конденсаторов 8, 9 соединены между собой. The thyristor generator contains an input rectifier 1 connected to a series-connected pair of filter capacitors 2, 3, which are connected through the switching chokes 4, 5 respectively to the anode of the thyristor 6 and to the cathode of the thyristor 7. A pair of series connected to the cathode of the thyristor 6 and the anode of the thyristor 7 switching capacitors 8, 9, shunted by the load 10 magnetostrictive Converter. Common points of filter capacitors 2, 3 and switching capacitors 8, 9 are interconnected.

Генератор работает следующим образом. The generator operates as follows.

В исходном состоянии переменное напряжение питающей сети промышленной частоты, поданное на входные выводы выпрямителя 1, преобразуется в постоянное. Конденсаторы 2, 3 заряжаются в сумме примерно до амплитудного значения напряжения питающей сети. In the initial state, the alternating voltage of the power supply network of industrial frequency supplied to the input terminals of the rectifier 1 is converted to constant. Capacitors 2, 3 are charged in total to approximately the amplitude value of the supply voltage.

Далее с подачей импульсов управления попеременно на тиристоры 6,7 происходит процесс преобразования входного постоянного тока в ток высокой частоты. Further, with the supply of control pulses alternately to the thyristors 6,7, the process of converting the input DC current to a high-frequency current occurs.

При включении тиристора 6 полуволна тока, близкая по форме к синусоидальной, протекает по контуру:
6 10 9 2 4 6
8
При переключении тиристоров (с тиристора 6 на тиристор 7) ток будет протекать по контуру:
7 5 3 8 10 7
9
При протекании тока по магнитострикционной нагрузке последняя начинает работать в режиме, определяемом параметрами схемы тиристорного генератора.When thyristor 6 is turned on, a half-wave current, close in shape to a sinusoidal one, flows along the circuit:
6 10 9 2 4 6
8
When switching thyristors (from thyristor 6 to thyristor 7), the current will flow along the circuit:
7 5 3 8 10 7
9
When the current flows through the magnetostrictive load, the latter starts to work in the mode determined by the parameters of the thyristor generator circuit.

Claims

A thyristor generator containing a direct current source, first and second series-connected filter capacitors connected in parallel with a direct current source and a circuit formed by a first connected switching choke, a first thyristor, a third capacitor, a second thyristor and a second switching choke, a load connected between the cathode of the first and the anode of the second thyristor, characterized in that it further introduced a fourth capacitor, an included follower a third capacitor, the common point of serially connected first and second capacitors of filter is combined with a common point of the third and fourth capacitors.