RU2315387C1

RU2315387C1 - High-voltage power supply system (alternatives) and relevant electronic switch

Info

Publication number: RU2315387C1
Application number: RU2006115402/28A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Казанцев; Петр Михайлович Хижняков; Вадим Геннадьевич Сергеев; Виктор Анатольевич Алексеев; Алексей Юрьевич Млинник; Сергей Викторович Монин
Original assignee: Виктор Иванович Казанцев; Петр Михайлович Хижняков; Вадим Геннадьевич Сергеев; Виктор Анатольевич Алексеев; Алексей Юрьевич Млинник; Сергей Викторович Монин
Priority date: 2006-05-05
Filing date: 2006-05-05
Publication date: 2008-01-20
Also published as: RU2006115402A

Abstract

FIELD: instrumentation engineering; power systems for beam-research physical and process installations with power, for microwave generator instruments such as klystrons, traveling- and return-wave tubes, magnetrons, gyrotrons, and the like.

SUBSTANCE: proposed high-voltage power supply system has power supply, protective switching unit, and control system. Power supply system has primary power supply, high-voltage transformer, rectifier, and filter. High-voltage transformer output is connected to input of rectifier whose output is connected to filter input. First bus of power supply is connected to one of inputs of protective switching unit whose other input is connected to output of control system; additionally introduced in the latter are current sensor, voltage sensor, and tracking circuit. Newly introduced in power supply are two resonance-tuned bridge converters , one high-frequency transformer, one rectifier, and one filter.

EFFECT: enhanced effectiveness of control and protection for system and load connected thereto.

49 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области радиоэлектроники и электротехники, в частности к системам питания, защиты и управления лучевыми исследовательскими физическими и технологическими установками, а также к системам электропитания СВЧ генераторных приборов, таких как клистроны, лампы бегущей и обратной волны, магнетроны, гиротроны и др.The invention relates to the field of radio electronics and electrical engineering, in particular to power systems, protection and control of radiation research physical and technological installations, as well as to power systems of microwave generator devices, such as klystrons, traveling and backward wave lamps, magnetrons, gyrotrons, etc.

Известно изобретение «Источник питания с защитой от перегрузки» (RU 2256998, опубл. 2005.07.20), в котором источник содержит входные клеммы, соединенные со входами усилителя мощности, выход которого через первичную обмотку трансформатора тока подключен к первичной обмотке силового трансформатора, крайние выводы вторичной обмотки которого соединены со входом силового выпрямителя, сглаживающий фильтр, входы которого подключены к выходам силового выпрямителя, выходы сглаживающего фильтра соединены с выходными клеммами и с крайними выводами делителя напряжения, средний вывод делителя напряжения подключен к первому управляющему входу узла управления, первый выход которого соединен с первым управляющим входом усилителя мощности, а второй выход - со вторым управляющим входом усилителя мощности. Крайние выводы вторичной обмотки трансформатора тока соединены с нагрузочным резистором и входами выпрямителя, а средний вывод - со второй выходной клеммой. Выход выпрямителя через фильтрующую цепь и резистор подключены к первому входу усилителя сигнала ошибки канала защиты от перегрузки и первому выводу резистора. Второй вход усилителя сигнала ошибки канала защиты от перегрузки соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход через диод подключен ко второму управляющему входу узла управления. Второй вывод резистора через стабилитрон соединен с движком потенциометра, крайние выводы которого подключены к выводу изолирующего усилителя, вход которого через входной делитель напряжения соединен с входными клеммами. При возникновении перегрузки на выходе источника питания сигнал, снимаемый со вторичной обмотки трансформатора тока, увеличивается. После выпрямления выпрямителем и фильтрации он становится больше, чем выходное напряжение источника опорного напряжения, в результате чего усилитель сигнала ошибки канала защиты от перегрузки переходит в активный режим и его выходное напряжение снижается. Снижение выходного напряжения усилителя сигнала ошибки происходит до тех пор, пока не открывается диод. Открытый диод шунтирует второй вход усилителя сигнала рассогласования узла управления, снижая величину напряжения на этом входе. Снижение напряжения на втором входе усилителя сигнала рассогласования приводит к такому изменению его выходного напряжения, при котором длительность импульсов на выходах селекторов уменьшается, вследствие чего уменьшается и длительность импульсов на вторичной обмотке силового трансформатора. Выходное напряжение источника питания снижается, что приводит к снижению выходного тока устройства до допустимого значения, то есть источник питания переходит в режим стабилизатора тока. Технический результат - повышение надежности защиты.The invention is known "Power supply with overload protection" (RU 2256998, publ. 2005.07.20), in which the source contains input terminals connected to the inputs of the power amplifier, the output of which through the primary winding of the current transformer is connected to the primary winding of the power transformer, extreme terminals the secondary winding of which is connected to the input of the power rectifier, a smoothing filter, the inputs of which are connected to the outputs of the power rectifier, the outputs of the smoothing filter are connected to the output terminals and divides with the extreme conclusions Dividing the voltage, the middle output of the voltage divider is connected to the first control input of the control unit, the first output of which is connected to the first control input of the power amplifier, and the second output to the second control input of the power amplifier. The extreme terminals of the secondary winding of the current transformer are connected to the load resistor and the inputs of the rectifier, and the middle terminal is connected to the second output terminal. The output of the rectifier through the filter circuit and the resistor are connected to the first input of the amplifier of the error signal of the overload protection channel and the first output of the resistor. The second input of the amplifier of the error signal of the overload protection channel is connected to the output of the reference voltage source, and the output through the diode is connected to the second control input of the control unit. The second output of the resistor through a zener diode is connected to a potentiometer engine, the extreme terminals of which are connected to the output of an isolating amplifier, the input of which is connected to the input terminals through an input voltage divider. When an overload occurs at the output of the power source, the signal taken from the secondary winding of the current transformer increases. After rectification and filtering, it becomes larger than the output voltage of the reference voltage source, as a result of which the signal amplifier of the overload protection channel goes into active mode and its output voltage decreases. The decrease in the output voltage of the error signal amplifier occurs until the diode opens. An open diode shunts the second input of the amplifier of the error signal of the control unit, reducing the voltage at this input. A decrease in the voltage at the second input of the error signal amplifier leads to a change in its output voltage at which the pulse duration at the outputs of the selectors decreases, as a result of which the pulse duration at the secondary winding of the power transformer also decreases. The output voltage of the power source decreases, which leads to a decrease in the output current of the device to an acceptable value, that is, the power source switches to the current stabilizer mode. EFFECT: increased reliability of protection.

Недостатком данного изобретения является недостаточное быстродействие защиты. Кроме того, силовой трансформатор работает в импульсном режиме при меняющейся длительности импульсов. Это ведет к большим потерям в трансформаторе, перегреву сердечника и обмотки.The disadvantage of this invention is the lack of speed of protection. In addition, the power transformer operates in a pulsed mode with a changing pulse duration. This leads to large losses in the transformer, overheating of the core and winding.

Известно изобретение «Преобразователь тока» (WO 2005013454, опубл. 2005.02.10), содержащее устройство защиты от короткого замыкания и включающее переключающую схему, расположенную перед преобразователем тока, управляемую уровнем выходного напряжения токового преобразователя, для того чтобы разъединить токовую цепь от источника первичного питания при увеличении тока на выходе устройства.The invention is known "Current Converter" (WO 2005013454, publ. 2005.02.10), containing a short circuit protection device and including a switching circuit located in front of the current Converter, controlled by the output voltage level of the current Converter, in order to disconnect the current circuit from the primary power source with increasing current at the output of the device.

Недостатком преобразователя является недостаточная эффективность защиты, невысокое быстродействие схемы.The disadvantage of the Converter is the lack of protection efficiency, low speed circuit.

Известна схема электронного ключа с трансформаторной развязкой (Силовые полупроводниковые приборы. Перевод с английского под редакцией В.В.Токарева. Первое издание. Воронеж. 1995, стр.240), содержащая высокочастотный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к схеме управления, а один из выводов вторичной обмотки соединен с истоком первого транзистора, причем второй вывод присоединен к затвору первого транзистора и истоку второго транзистора, при этом сток первого транзистора соединен с затвором второго транзистора, анод диода соединен с истоком первого транзистора, а катод - со стоком первого транзистора, при этом исток второго транзистора является входом ключа, а сток - выходом. Трансформаторная связь сигналов низкого уровня с мощными переключающими транзисторами позволяет иметь ряд преимуществ. Среди них соответствие импеданса, развязка по постоянному току и повышающие и понижающие возможности.A known circuit of an electronic switch with transformer isolation (Power semiconductor devices. Translated from English by V.V. Tokarev. First edition. Voronezh. 1995, p. 240), containing a high-frequency transformer, the primary winding of which is connected to the control circuit, and one of the terminals of the secondary winding is connected to the source of the first transistor, the second terminal being connected to the gate of the first transistor and the source of the second transistor, while the drain of the first transistor is connected to the gate of the second transistor, the anode of the diode oedinen to the source of the first transistor and the cathode - to the drain of the first transistor, wherein the source of the second transistor is the input key, and the drain - yield. The transformer coupling of low-level signals with powerful switching transistors provides several advantages. Among them are impedance matching, DC isolation, and up and down capabilities.

Недостатком данного устройства является недостаточность времени хранения заряда емкости «затвор-сток» второго транзистора и отсутствие компенсации тока утечки, т.е. недостаточная надежность схемы, низкое быстродействие схемы.The disadvantage of this device is the insufficient storage time of the charge of the gate-drain capacitance of the second transistor and the lack of compensation of the leakage current, i.e. insufficient reliability of the circuit, low speed circuit.

Известно изобретение «Способ управления режимом лучевой установки» (SU 1308163, опубл. 1994.09.30), в котором установка содержит силовой источник питания с первичным источником (ПИ), блок управления режимом (БУ), электронную пушку с системой дифференциальной откачки (СО) и лучеводом, технологическую камеру, датчик рентгеновского излучения (ДИ). БУ выполнен на основе электронно-лучевых вентилей (В) 10, 11. Вентиль 11, шунтирующий пушку, включен последовательно с балластной нагрузкой. Электронный пучок проходит через СО в технологическую камеру с объектом нагрева. На оси камеры установлен ДИ. При наличии неустойчивости пучка ДИ подает сигнал на БУ, который запирает В 10 и отпирает В 11, что обеспечивает гашение ускоряющего поля в пушке и исключает аварийный пробой в тракте за счет управления переходными процессами. ПИ работает на цепь В 11, сохраняя постоянным ток анода пушки. В интервалах коммутации запасенная в реактивных звеньях энергия плавно переходит в шунтирующий контур и обратно, обеспечивая оптимальный режим ПИ.The invention is known "Method of controlling the mode of the radiation installation" (SU 1308163, publ. 1994.09.30), in which the installation contains a power source with a primary source (PI), a mode control unit (CU), an electronic gun with a differential pumping system (CO) and a beam path, a process chamber, an X-ray sensor (DI). The control unit is made on the basis of electron-beam valves (B) 10, 11. The valve 11, shunting the gun, is connected in series with the ballast load. The electron beam passes through the CO into the technological chamber with the object of heating. A DI is installed on the camera axis. In the presence of beam instability, the MDI sends a signal to the control unit, which locks B 10 and unlocks B 11, which ensures the cancellation of the accelerating field in the gun and eliminates emergency breakdown in the path due to transient control. PI operates on circuit B 11, keeping the gun’s anode current constant. In the switching intervals, the energy stored in the reactive links smoothly passes into the shunt circuit and vice versa, ensuring the optimal PI mode.

Таким образом, по сигналу с рентгеновского датчика осуществляется аварийное отключение электронной пушки, а управление переходными процессами, снимающее проблему перенапряжений и сверхтоков в цепи питания, осуществляется с помощью полностью управляемых электронно-лучевых вентилей. В интервалах коммутации запасенная в реактивных звеньях энергия плавно переводится в шунтирующий контур и обратно, обеспечивая оптимальный режим работы первичного источника в режиме неизменной мощности.Thus, according to the signal from the X-ray sensor, the electron gun is switched off emergencyly, and transient control, which removes the problem of overvoltages and overcurrents in the power circuit, is carried out using fully controlled electron-beam valves. In the switching intervals, the energy stored in the reactive links is smoothly transferred to the shunt circuit and vice versa, providing the optimal mode of operation of the primary source in constant power mode.

Эффективность установки определяется снятием проблемы технологического КЗ в пушке.The efficiency of the installation is determined by removing the problem of technological short circuit in the gun.

Недостатком данного изобретения является недостаточное быстродействие установки, установка имеет большие массу и размеры, небольшую надежность и срок службы, высокое энергопотребление. И, кроме того, оно может быть использовано лишь для питания электронной пушки. При необходимости создать систему электропитания для приборов типа ЛБВ, клистронов, гиротронов нет возможности встроить рентгеновский датчик излучения ДИ.The disadvantage of this invention is the lack of speed of the installation, the installation has a large mass and dimensions, low reliability and durability, high power consumption. And, in addition, it can only be used to power the electron gun. If necessary, create a power supply system for devices such as TWT, klystrons, gyrotrons, it is not possible to integrate an X-ray radiation sensor DI.

Данное изобретение является ближайшим аналогом предлагаемому изобретению, т.е. прототипом.This invention is the closest analogue of the invention, i.e. prototype.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности управления и защиты системы и подключаемой к ней нагрузки от токов большой величины, улучшение массогабаритных показателей системы, снижение энергопотребления, увеличение срока службы, увеличение надежности, расширение функциональных возможностей.The objective of the invention is to increase the efficiency of management and protection of the system and the load connected to it from large currents, improving the overall dimensions of the system, reducing power consumption, increasing the service life, increasing reliability, and expanding functionality.

Данная задача по варианту 1 решается созданием высоковольтной системы электропитания, содержащей силовой источник питания, блок защитных ключей, систему управления, при этом один из входов блока защитных ключей соединен с первой шиной силового источника питания, а другой вход соединен с одним из выходов системы управления, в которую дополнительно введен датчик тока и датчик напряжения, причем первая шина силового источника питания через датчик напряжения соединена с общей шиной, а выход датчика напряжения соединен с одним из входов системы управления, при этом вторая шина силового источника питания через датчик тока соединена с общей шиной, а выход датчика тока соединен со вторым входом системы управления, а второй выход системы управления соединен с управляющим входом силового источника питания, при этом блок защитных ключей выполнен в виде, по меньшей мере, одного электронного ключа на базе транзисторов, а выход блока защитных ключей является выходом системы.This task according to option 1 is solved by creating a high-voltage power supply system containing a power source, a protective key unit, a control system, while one of the inputs of the protective key unit is connected to the first bus of the power source, and the other input is connected to one of the outputs of the control system, in which a current sensor and a voltage sensor are additionally introduced, the first bus of the power supply being connected via a voltage sensor to a common bus, and the output of the voltage sensor is connected to one of the system inputs control, the second bus of the power supply through the current sensor is connected to a common bus, and the output of the current sensor is connected to the second input of the control system, and the second output of the control system is connected to the control input of the power supply, while the block of protective keys is made in the form at least one electronic key based on transistors, and the output of the security key block is the output of the system.

Кроме того, блок защитных ключей выполнен в виде, по меньшей мере, одного электронного ключа на базе полевых с изолированным затвором или биполярных транзисторов с изолированным затвором.In addition, the block of protective keys is made in the form of at least one electronic key based on field insulated gate or bipolar transistors with insulated gate.

Кроме того, блок защитных ключей выполнен в виде N электронных ключей на базе полевых с изолированным затвором или биполярных транзисторов с изолированным затвором, соединенных последовательно друг с другом.In addition, the block of protective keys is made in the form of N electronic keys based on field insulated gate or insulated gate bipolar transistors connected in series with each other.

Кроме того, датчик тока выполнен в виде трансформатора тока.In addition, the current sensor is made in the form of a current transformer.

Кроме того, датчик тока выполнен в виде резистора.In addition, the current sensor is made in the form of a resistor.

Кроме того, датчик напряжения выполнен в виде делителя напряжения.In addition, the voltage sensor is made in the form of a voltage divider.

Кроме того, в силовой источник питания введен, по меньшей мере, один мостовой резонансный преобразователь, при этом вход каждого мостового резонансного преобразователя, являющийся управляющим входом силового источника питания, соединен с соответствующим выходом системы управления.In addition, at least one bridge resonant converter is introduced into the power supply, while the input of each bridge resonant converter, which is the control input of the power supply, is connected to the corresponding output of the control system.

Данная задача по варианту 2 решается созданием высоковольтной системы электропитания, содержащей силовой источник питания, блок защитных ключей, систему управления, при этом один из входов блока защитных ключей соединен с одним из выходов системы управления, в которую дополнительно введен датчик тока и датчик напряжения, причем первая шина силового источника питания соединена с одним из входов датчика тока и через датчик напряжения с общей шиной, при этом один из выходов датчика тока соединен с одним из входов блока защитных ключей, а выход датчика напряжения соединен с одним из входов системы управления, другой вход которой соединен с соответствующим выходом датчика тока, а выход соединен с соответствующим входом блока защитных ключей, а второй выход системы управления соединен с управляющим входом силового источника питания, при этом блок защитных ключей выполнен в виде, по меньшей мере, одного электронного ключа на базе транзисторов, а выход блока защитных ключей является выходом системы.This task according to option 2 is solved by creating a high-voltage power supply system containing a power supply, a protective key unit, a control system, while one of the inputs of the protective key unit is connected to one of the outputs of the control system, into which an additional current sensor and voltage sensor are introduced, moreover the first bus of the power supply is connected to one of the inputs of the current sensor and through the voltage sensor with a common bus, while one of the outputs of the current sensor is connected to one of the inputs of the protective key unit, and the output One voltage sensor is connected to one of the inputs of the control system, the other input of which is connected to the corresponding output of the current sensor, and the output is connected to the corresponding input of the protective key block, and the second output of the control system is connected to the control input of the power supply, while the protective key block is made in the form of at least one electronic key based on transistors, and the output of the protective key block is the output of the system.

Данная задача по варианту 3 решается созданием высоковольтной системы электропитания, содержащей силовой источник питания, блок защитных ключей, систему управления, причем силовой источник питания включает первичный источник питания, высокочастотный трансформатор, выпрямитель, фильтр, при этом выход высокочастотного трансформатора соединен с входом выпрямителя, выход которого соединен со входом фильтра, выход которого соединен с первой шиной источника питания, при этом первая шина силового источника питания соединена с одним из входов блока защитных ключей, другой вход которого соединен с выходом системы управления, в которую дополнительно введен датчик тока и датчик напряжения, а в силовой источник питания введены, по меньшей мере, один мостовой резонансный преобразователь, при этом один вход каждого мостового резонансного преобразователя соединен с выходом первичного источника питания, а другой вход каждого мостового резонансного преобразователя соединен с соответствующим выходом системы управления, при этом выход каждого мостового резонансного преобразователя соединен с входом высокочастотного трансформатора, причем первая шина силового источника питания через датчик напряжения соединена с общей шиной, а выход датчика напряжения соединен с одним из входов системы управления, при этом вторая шина силового источника питания через датчик тока соединена с общей шиной, а выход датчика тока соединен с другим входом системы управления, выход которой соединен с вторым входом блока защитных ключей, при этом блок защитных ключей выполнен в виде, по меньшей мере, одного электронного ключа на базе транзисторов, а выход блока защитных ключей является выходом системы.This task according to option 3 is solved by creating a high-voltage power supply system containing a power supply, a protective key block, a control system, and the power supply includes a primary power source, high-frequency transformer, rectifier, filter, while the output of the high-frequency transformer is connected to the input of the rectifier, output which is connected to the input of the filter, the output of which is connected to the first bus of the power source, while the first bus of the power supply is connected to one of the input in the protective key block, the other input of which is connected to the output of the control system, into which the current sensor and the voltage sensor are additionally inserted, and at least one bridge resonant converter is introduced into the power supply, while one input of each bridge resonant converter is connected to the output of the primary power source, and the other input of each bridge resonant converter is connected to the corresponding output of the control system, while the output of each bridge resonant converter It is connected to the input of a high-frequency transformer, the first bus of the power supply via a voltage sensor connected to a common bus, and the output of a voltage sensor connected to one of the inputs of the control system, while the second bus of a power supply through a current sensor connected to a common bus, and the output the current sensor is connected to another input of the control system, the output of which is connected to the second input of the security key block, while the security key block is made in the form of at least one electronic key based on ican, and security keys output unit is an output system.

Кроме того, мостовые резонансные преобразователи соединены параллельно друг другу.In addition, bridge resonant converters are connected in parallel to each other.

Кроме того, выход каждого мостового резонансного преобразователя через резонансный контур, состоящий, по меньшей мере, из одной индуктивности и одной емкости, соединенных последовательно, соединен с входом высокочастотного трансформатора.In addition, the output of each bridge resonant converter through a resonant circuit, consisting of at least one inductance and one capacitance connected in series, is connected to the input of the high-frequency transformer.

Данная задача по варианту 4 решается созданием высоковольтной системы электропитания, содержащей силовой источник питания, блок защитных ключей, систему управления, причем силовой источник питания включает первичный источник питания, высокочастотный трансформатор, выпрямитель, фильтр, при этом выход высокочастотного трансформатора соединен со входом выпрямителя, выход которого соединен с входом фильтра, выход которого соединен с первой шиной источника питания, в которую дополнительно введен датчик тока и датчик напряжения, а в силовой источник питания введены, по меньшей мере, один мостовой резонансный преобразователь, при этом один из входов каждого мостового резонансного преобразователя соединен с выходом первичного источника питания, а другой вход каждого мостового резонансного преобразователя соединен с соответствующим выходом системы управления, при этом выход каждого мостового резонансного преобразователя соединен с входом высокочастотного трансформатора, причем первая шина силового источника питания соединена с одним из входов датчика тока и через датчик напряжения с общей шиной, при этом один из выходов датчика тока соединен с одним из входов блока защитных ключей, а выход датчика напряжения соединен с одним из входов системы управления, другой вход которой соединен с соответствующим выходом датчика тока, а выход соединен с соответствующим входом блока защитных ключей, при этом блок защитных ключей выполнен в виде, по меньшей мере, одного электронного ключа на базе транзисторов, а выход блока защитных ключей является выходом системы.This task according to option 4 is solved by creating a high-voltage power supply system containing a power supply, a protective key block, a control system, and the power supply includes a primary power source, a high-frequency transformer, a rectifier, a filter, while the output of the high-frequency transformer is connected to the input of the rectifier, the output which is connected to the input of the filter, the output of which is connected to the first bus of the power source, into which an additional current sensor and voltage sensor are introduced, and in power at least one bridge resonant converter is introduced, wherein one of the inputs of each bridge resonant converter is connected to the output of the primary power source, and the other input of each bridge resonant converter is connected to the corresponding output of the control system, while the output of each bridge resonance the converter is connected to the input of the high-frequency transformer, and the first bus of the power supply is connected to one of the inputs of the current sensor and through the sensor IR voltage with a common bus, in this case one of the outputs of the current sensor is connected to one of the inputs of the protective key block, and the output of the voltage sensor is connected to one of the inputs of the control system, the other input of which is connected to the corresponding output of the current sensor, and the output is connected to the corresponding input a security key block, wherein the security key block is made in the form of at least one electronic key based on transistors, and the output of the security key block is the output of the system.

Кроме того, выход каждого мостового резонансного преобразователя через резонансный контур, состоящий по меньшей мере из одной индуктивности и одной емкости, соединенных последовательно, соединен с входом высокочастотного трансформатора.In addition, the output of each bridge resonant converter through a resonant circuit consisting of at least one inductance and one capacitance connected in series is connected to the input of the high-frequency transformer.

Кроме того, датчик напряжения выполнен в виде делителя напряженияIn addition, the voltage sensor is made in the form of a voltage divider

Данная задача по варианту 5 решается созданием высоковольтной системы электропитания, содержащей силовой источник питания, блок защитных ключей, систему управления, причем силовой источник питания включает первичный источник питания, высокочастотный трансформатор, выпрямитель, фильтр, при этом выход высокочастотного трансформатора соединен с входом выпрямителя, выход которого соединен со входом фильтра, при этом первая шина силового источника питания соединена с одним из входов блока защитных ключей, второй вход которого соединен с выходом системы управления, в которую дополнительно введены датчик тока, датчик напряжения и схема сложения, а в силовой источник питания введены, по меньшей мере, два мостовых резонансных преобразователя, один высокочастотный трансформатор, один выпрямитель, один фильтр, при этом один из входов каждого мостового резонансного преобразователя соединен с выходом первичного источника питания, а другой - с соответствующим выходом системы управления, при этом выход каждого мостового резонансного преобразователя соединен с входом соответствующего высокочастотного трансформатора, причем выход каждого фильтра соединен с соответствующим входом схемы сложения, выход которой соединен с первой шиной силового источника питания, соединенной через датчик напряжения с общей шиной, при этом выход датчика напряжения соединен с одним из входов системы управления, а вторая шина силового источника питания через датчик тока соединена с общей шиной, при этом выход датчика тока соединен с соответствующим входом системы управления, выход которой соединен со вторым входом блока защитных ключей, при этом блок защитных ключей выполнен в виде, по меньшей мере, одного электронного ключа на базе транзисторов, а выход блока защитных ключей является выходом системы.This task according to option 5 is solved by creating a high-voltage power supply system containing a power supply, a protective key block, a control system, and the power supply includes a primary power source, a high-frequency transformer, a rectifier, a filter, while the output of the high-frequency transformer is connected to the input of the rectifier, the output which is connected to the input of the filter, while the first bus of the power supply is connected to one of the inputs of the protective key block, the second input of which is connected to the output of the control system, into which a current sensor, a voltage sensor and an addition circuit are additionally inserted, and at least two bridge resonant converters, one high-frequency transformer, one rectifier, one filter, and one of the inputs of each bridge are introduced into the power supply the resonant converter is connected to the output of the primary power source, and the other to the corresponding output of the control system, while the output of each bridge resonant converter is connected to the input corresponding high-frequency transformer, and the output of each filter is connected to the corresponding input of the addition circuit, the output of which is connected to the first bus of the power supply connected via a voltage sensor to a common bus, while the output of the voltage sensor is connected to one of the inputs of the control system, and the second bus of the power the power source through the current sensor is connected to a common bus, while the output of the current sensor is connected to the corresponding input of the control system, the output of which is connected to the second input of the protective circuit whose, wherein the protective unit is made in the form of keys, at least one electronic key-based transistors, and an output unit security keys is the output system.

Кроме того, схема сложения выполнена в виде параллельного соединения фильтров.In addition, the addition scheme is made in the form of a parallel connection of filters.

Кроме того, схема сложения выполнена в виде последовательного соединения фильтров.In addition, the addition scheme is made in the form of a series connection of filters.

Данная задача по варианту 6 решается созданием высоковольтной системы электропитания, содержащей силовой источник питания, блок защитных ключей, систему управления, причем силовой источник питания включает первичный источник питания, высокочастотный трансформатор, выпрямитель, фильтр, при этом выход высокочастотного трансформатора соединен с входом выпрямителя, выход которого соединен с входом фильтра, в которую дополнительно введены датчик тока, датчик напряжения и схема сложения, а в силовой источник питания введены, по меньшей мере, два мостовых резонансных преобразователя, один высокочастотный трансформатор, один выпрямитель, один фильтр, при этом один из входов каждого мостового резонансного преобразователя соединен с выходом первичного источника питания, а другой - с соответствующим выходом системы управления, при этом выход каждого мостового резонансного преобразователя соединен с входом соответствующего высокочастотного трансформатора, причем выход каждого фильтра соединен с соответствующим входом схемы сложения, выход которой соединен с первой шиной силового источника питания, соединенной с одним из входов датчика тока и через датчик напряжения с общей шиной, при этом один из выходов датчика тока соединен с одним из входов блока защитных ключей, а выход датчика напряжения соединен с одним из входов системы управления, другой вход которой соединен с соответствующим выходом датчика тока, а выход соединен с соответствующим входом блока защитных ключей, при этом блок защитных ключей выполнен в виде, по меньшей мере, одного электронного ключа на базе транзисторов, а выход блока защитных ключей является выходом системы.This task according to option 6 is solved by creating a high-voltage power supply system containing a power supply, a protective key block, a control system, and the power supply includes a primary power source, high-frequency transformer, rectifier, filter, while the output of the high-frequency transformer is connected to the input of the rectifier, output which is connected to the input of the filter, into which a current sensor, a voltage sensor and an addition circuit are additionally introduced, and at least , two bridge resonant converters, one high-frequency transformer, one rectifier, one filter, while one of the inputs of each bridge resonant converter is connected to the output of the primary power source, and the other to the corresponding output of the control system, while the output of each bridge resonant converter is connected to the input of the corresponding high-frequency transformer, and the output of each filter is connected to the corresponding input of the addition circuit, the output of which is connected to the first bus with a power source connected to one of the inputs of the current sensor and through the voltage sensor with a common bus, while one of the outputs of the current sensor is connected to one of the inputs of the protective key unit, and the output of the voltage sensor is connected to one of the inputs of the control system, the other input of which connected to the corresponding output of the current sensor, and the output connected to the corresponding input of the protective key block, while the protective key block is made in the form of at least one electronic key based on transistors, and the output of the protective key block it is the output of the system.

Данная задача решается созданием электронного ключа, содержащего высокочастотный трансформатор, первый и второй транзисторы, первый диод, причем один из выводов вторичной обмотки трансформатора подключен к истоку первого транзистора, а другой вывод к истоку второго транзистора, при этом анод первого диода соединен с истоком первого транзистора, а исток второго транзистора является входом электронного ключа, а сток второго транзистора является выходом электронного ключа, в который дополнительно введены второй диод, третий диод, стабилитрон, первый и второй резисторы и конденсатор, при этом катод второго диода соединен со стоком первого транзистора, а анод второго диода соединен с катодом первого диода и с одним из выводов первого резистора, второй вывод которого соединен с затвором второго транзистора, с одним из выводов конденсатора и третьего диода, вторые выводы которых соединены с истоком второго транзистора, при этом второй резистор подключен между истоком второго транзистора и затвором первого транзистора, анод стабилитрона соединен с входом ключа, а катод - с выходом ключа.This problem is solved by creating an electronic key containing a high-frequency transformer, first and second transistors, a first diode, with one of the terminals of the secondary winding of the transformer connected to the source of the first transistor, and the other output to the source of the second transistor, while the anode of the first diode is connected to the source of the first transistor and the source of the second transistor is the input of the electronic key, and the drain of the second transistor is the output of the electronic key, into which the second diode, the third diode, are stable a throne, first and second resistors and a capacitor, while the cathode of the second diode is connected to the drain of the first transistor, and the anode of the second diode is connected to the cathode of the first diode and to one of the terminals of the first resistor, the second terminal of which is connected to the gate of the second transistor, with one of the terminals a capacitor and a third diode, the second terminals of which are connected to the source of the second transistor, while the second resistor is connected between the source of the second transistor and the gate of the first transistor, the zener diode anode is connected to the key input, and the cathode is connected to Odom key.

Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

На фиг.1 показана структурная схема высоковольтной системы электропитания.Figure 1 shows the structural diagram of a high voltage power supply system.

На фиг.2 показана структурная схема высоковольтной системы электропитания с альтернативным подключением датчика тока.Figure 2 shows the structural diagram of a high-voltage power supply system with an alternative connection of a current sensor.

На фиг.3 показана структурная схема мостового резонансного преобразователя силового источника питания.Figure 3 shows a structural diagram of a bridge resonant converter of a power supply.

На фиг.4 показаны эпюры напряжений, подаваемых системой управления на затворы транзисторов VT1, VT2, VT3 и VT4 мостового резонансного преобразователя.Figure 4 shows the plot of the voltages supplied by the control system to the gates of the transistors VT1, VT2, VT3 and VT4 of the bridge resonant converter.

На фиг.5 показана принципиальная схема электронного ключа.Figure 5 shows a schematic diagram of an electronic key.

На фиг.6 показана принципиальная схема блока защитных ключей.Figure 6 shows a schematic diagram of a block of security keys.

На фиг.7 показана структурная схема сложения а) по току, b) по напряжению.7 shows a structural diagram of the addition of a) current, b) voltage.

Высоковольтная система электропитания по варианту 1 (фиг.1) содержит силовой источник питания 1, блок защитных ключей 2, систему управления 3, при этом один из входов блока защитных ключей 2 соединен с первой шиной 4 силового источника питания 1, а второй вход блока защитный ключей 2 соединен с одним из выходов системы управления 3, а второй выход системы управления соединен с управляющим входом силового источника питания 18, также содержит датчик напряжения 5 и датчик тока 6, причем первая шина 4 силового источника питания 1 через датчик напряжения 5 соединена с общей шиной 7, а выход датчика напряжения 5 соединен с одним из входов системы управления 3, при этом вторая шина силового источника питания 1 через датчик тока 6 соединена с общей шиной 7, а выход датчика тока 6 соединен со вторым входом системы управления 3, выход которой соединен со вторым входом блока защитных ключей 2, при этом блок защитных ключей 2 выполнен в виде, по меньшей мере, одного электронного ключа на базе транзисторов (фиг.6), а выход блока защитных ключей 2 является выходом системы, вторым выходом которой является общая шина 7.The high-voltage power supply system according to option 1 (Fig. 1) contains a power supply 1, a protective key block 2, a control system 3, while one of the inputs of the protective key block 2 is connected to the first bus 4 of the power supply 1, and the second input of the protective block keys 2 is connected to one of the outputs of the control system 3, and the second output of the control system is connected to the control input of the power supply 18, also contains a voltage sensor 5 and a current sensor 6, and the first bus 4 of the power supply 1 through a voltage sensor 5 is connected to a common bus 7, and the output of the voltage sensor 5 is connected to one of the inputs of the control system 3, while the second bus of the power supply 1 through the current sensor 6 is connected to a common bus 7, and the output of the current sensor 6 is connected to the second input of the control system 3, the output of which is connected to the second input of the security key block 2, while the security key block 2 is made in the form of at least one electronic key based on transistors (Fig.6), and the output of the security key block 2 is the system output, the second the output of which is a common bus 7.

Кроме того, блок защитных ключей 2 выполнен в виде, по меньшей мере, одного электронного ключа на базе полевых с изолированным затвором или биполярных транзисторов с изолированным затвором, соединенных последовательно друг с другом.In addition, the block of protective keys 2 is made in the form of at least one electronic key based on field-effect insulated gate or insulated-gate bipolar transistors connected in series with each other.

Кроме того, блок защитных ключей 2 выполнен в виде N электронных ключей на базе полевого или биполярного транзистора с изолированным затвором, соединенных последовательно друг с другом.In addition, the block of protective keys 2 is made in the form of N electronic keys based on a field-effect or bipolar transistor with an insulated gate, connected in series with each other.

Кроме того, в силовой источник питания 1 введен, по меньшей мере, один мостовой резонансный преобразователь 12, при этом вход каждого мостового резонансного преобразователя 12, являющийся управляющим входом силового источника питания 18, соединен с соответствующим выходом системы управления 3.In addition, at least one bridge resonant converter 12 is introduced into the power supply 1, while the input of each bridge resonant converter 12, which is the control input of the power supply 18, is connected to the corresponding output of the control system 3.

Кроме того, датчик тока 6 выполнен в виде трансформатора тока.In addition, the current sensor 6 is made in the form of a current transformer.

Кроме того, датчик тока 6 выполнен в виде резистора.In addition, the current sensor 6 is made in the form of a resistor.

Кроме того, датчик напряжения 5 выполнен в виде делителя напряжения.In addition, the voltage sensor 5 is made in the form of a voltage divider.

Высоковольтная система электропитания по варианту 2 (фиг.2) содержит силовой источник питания 1, блок защитных ключей 2, систему управления 3, датчик напряжения 5 и датчик тока 6, причем первая шина силового источника питания 1 через датчик напряжения 5 соединена с общей шиной 7, а через датчик тока 6 соединена с одним из входов блока защитных ключей, при этом выход датчика напряжения 5 соединен с одним из входов системы управления 3, а другой выход датчика тока 6 соединен с соответствующим входом системы управления 3, один из выходов которой соединен со вторым входом блока защитных ключей 2, а второй соединен с управляющим входом силового источника питания 18, при этом блок защитных ключей 2 выполнен в виде, по меньшей мере, одного ключа на базе транзисторов (фиг.5). Кроме того, блок защитных ключей 2 выполнен в виде, по меньшей мере, одного электронного ключа на базе полевых с изолированным затвором или биполярных транзисторов с изолированным затвором, соединенных последовательно друг с другом.The high-voltage power supply system according to embodiment 2 (FIG. 2) comprises a power supply 1, a protective key unit 2, a control system 3, a voltage sensor 5 and a current sensor 6, the first bus of the power supply 1 being connected through a voltage sensor 5 to a common bus 7 and through a current sensor 6 it is connected to one of the inputs of the protective key unit, while the output of the voltage sensor 5 is connected to one of the inputs of the control system 3, and the other output of the current sensor 6 is connected to the corresponding input of the control system 3, one of the outputs of which is connected n with the second input of the protective key block 2, and the second is connected to the control input of the power supply 18, while the protective key block 2 is made in the form of at least one key based on transistors (Fig. 5). In addition, the block of protective keys 2 is made in the form of at least one electronic key based on field-effect insulated gate or insulated-gate bipolar transistors connected in series with each other.

Кроме того, блок защитных ключей 2 выполнен в виде N электронных ключей на базе полевых с изолированным затвором или биполярных транзисторов с изолированным затвором, соединенных последовательно друг с другом.In addition, the block of protective keys 2 is made in the form of N electronic keys based on field-effect insulated gate or insulated-gate bipolar transistors connected in series with each other.

Высоковольтная система электропитания по варианту 3 (фиг.1) содержит силовой источник питания 1, блок защитных ключей 2, систему управления 3, причем силовой источник питания 1 включает первичный источник питания 8, высокочастотный трансформатор 9, выпрямитель 10, фильтр 11, при этом выход высокочастотного трансформатора 9 соединен с входом выпрямителя 10, выход которого соединен со входом фильтра 11, выход которого соединен с первой шиной источника питания 4, при этом первая шина 4 силового источника питания 1 соединена с одним из входов блока защитных ключей 2, второй вход которого соединен с выходом системы управления 3, датчик тока 6 и датчик напряжения 5, мостовой резонансный преобразователь 12 (фиг.3), при этом первый вход мостового резонансного преобразователя 12 соединен с выходом первичного источника питания 8, а другой вход с одним из выходов системы управления 3, а выход мостового резонансного преобразователя 12 соединен с входом высокочастотного трансформатора 9, причем первая шина силового источника питания 4 через датчик напряжения 5 соединена с общей шиной 7, а выход датчика напряжения 5 соединен с одним из входов системы управления 3, вторая шина силового источника питания 13 через датчик тока 6 соединена с общей шиной 7, а выход датчика тока 6 соединен со вторым входом системы управления 3, выход которой соединен со вторым входом блока защитных ключей 2, при этом блок защитных ключей 2 выполнен в виде, по меньшей мере, одного электронного ключа на базе транзисторов (фиг.5), а выход блока защитных ключей 2 является выходом системы.The high-voltage power supply system according to embodiment 3 (FIG. 1) comprises a power supply 1, a protective key unit 2, a control system 3, wherein the power supply 1 includes a primary power supply 8, a high-frequency transformer 9, a rectifier 10, a filter 11, while the output high-frequency transformer 9 is connected to the input of the rectifier 10, the output of which is connected to the input of the filter 11, the output of which is connected to the first bus of the power supply 4, while the first bus 4 of the power supply 1 is connected to one of the inputs of the protection unit total keys 2, the second input of which is connected to the output of the control system 3, the current sensor 6 and the voltage sensor 5, the bridge resonant converter 12 (Fig.3), while the first input of the bridge resonant converter 12 is connected to the output of the primary power source 8, and the other an input with one of the outputs of the control system 3, and the output of the bridge resonant converter 12 is connected to the input of the high-frequency transformer 9, and the first bus of the power supply 4 through the voltage sensor 5 is connected to a common bus 7, and the sensor output is voltage 5 is connected to one of the inputs of the control system 3, the second bus of the power supply 13 through the current sensor 6 is connected to a common bus 7, and the output of the current sensor 6 is connected to the second input of the control system 3, the output of which is connected to the second input of the protective key 2 , while the block of security keys 2 is made in the form of at least one electronic key based on transistors (Fig. 5), and the output of the block of security keys 2 is the output of the system.

Кроме того, выход каждого мостового резонансного преобразователя 12 через резонансный контур 15, состоящий, по меньшей мере, из одной индуктивности и одной емкости, соединенных последовательно, соединен с входом высокочастотного трансформатора 9.In addition, the output of each bridge resonant transducer 12 through the resonant circuit 15, consisting of at least one inductance and one capacitance connected in series, is connected to the input of the high-frequency transformer 9.

Высоковольтная система электропитания по варианту 4 (фиг.1) содержит силовой источник питания 1, блок защитных ключей 2, систему управления 3, причем силовой источник питания 1 включает первичный источник питания 8, высокочастотный трансформатор 9, выпрямитель 10, фильтр 11, при этом выход высокочастотного трансформатора 9 соединен со входом выпрямителя 10, выход которого соединен со входом фильтра 11, выход которого соединен с первой шиной источника питания 4, при этом первая шина силового источника питания 4 соединена с одним из входов блока защитных ключей 2, второй вход которого соединен с выходом системы управления 3, также содержит датчик тока 6 и датчик напряжения 5, а в силовой источник питания 1 введены, по меньшей мере, один мостовой резонансный преобразователь 12 (фиг.3), при этом один вход мостового резонансного преобразователя 12 соединен с выходом первичного источника питания 8, а другой вход соединен с одним из выходов системы управления 3, а выход мостового резонансного преобразователя 12 соединен с входом высокочастотного трансформатора 9, причем первая шина силового источника питания 4 через датчик напряжения 5 соединена с общей шиной 7, а через датчик тока соединена с одним из входов блока защитных ключей, выход датчика напряжения 5 соединен с одним из входов системы управления 3, а второй выход датчика тока 6 соединен с вторым входом системы управления 3, выход которой соединен со вторым входом блока защитных ключей 2, при этом блок защитных ключей 2 (фиг.6) выполнен в виде, по меньшей мере, одного электронного ключа на базе транзисторов (фиг.4), а выход блока защитных ключей 2 является выходом системы.The high-voltage power supply system according to embodiment 4 (FIG. 1) comprises a power supply 1, a protective key unit 2, a control system 3, wherein the power supply 1 includes a primary power supply 8, a high-frequency transformer 9, a rectifier 10, a filter 11, while the output high-frequency transformer 9 is connected to the input of the rectifier 10, the output of which is connected to the input of the filter 11, the output of which is connected to the first bus of the power supply 4, while the first bus of the power supply 4 is connected to one of the inputs of the protection unit key 2, the second input of which is connected to the output of the control system 3, also contains a current sensor 6 and a voltage sensor 5, and at least one bridge resonant transducer 12 (Fig. 3) is introduced into the power supply 1 (in this case, one the input of the bridge resonant converter 12 is connected to the output of the primary power source 8, and the other input is connected to one of the outputs of the control system 3, and the output of the bridge resonant converter 12 is connected to the input of the high-frequency transformer 9, and the first bus of the power source power supply 4 through a voltage sensor 5 is connected to a common bus 7, and through a current sensor connected to one of the inputs of the protective key unit, the output of the voltage sensor 5 is connected to one of the inputs of the control system 3, and the second output of the current sensor 6 is connected to the second input of the system control 3, the output of which is connected to the second input of the security key block 2, while the security key block 2 (Fig. 6) is made in the form of at least one electronic key based on transistors (Fig. 4), and the output of the security key block 2 is the system output.

Высоковольтная система электропитания по варианту 5 (фиг.1) содержит силовой источник питания 1, блок защитных ключей 2, систему управления 3, причем силовой источник питания включает первичный источник питания 8, высокочастотный трансформатор 9, выпрямитель 10, фильтр 11, при этом выход высокочастотного трансформатора 9 соединен со входом выпрямителя 10, выход которого соединен со входом фильтра 11, при этом первая шина силового источника питания 4 соединена с одним из входов блока защитных ключей 2, второй вход которого соединен с выходом системы управления 3, датчик тока 6, датчик напряжения 5 и схема сложения 17, а в силовой источник питания введены, по меньшей мере, два мостовых резонансных преобразователя 12, один высокочастотный трансформатор 9, один выпрямитель 10, один фильтр 11, при этом один из входов каждого мостового резонансного преобразователя 12 соединен с выходом первичного источника питания 8, а второй вход каждого мостового резонансного преобразователя 12 соединен с одним из выходов системы управления 3, при этом выходы мостовых резонансных преобразователей 12 соединены с соответствующими входами высокочастотных трансформаторов 9, при этом выход каждого фильтра 11 соединен с соответствующим входом схемы сложения 17, выход которой соединен с первой шиной силового источника питания 1, соединенной через датчик напряжения 5 с общей шиной 7, а выход датчика напряжения 5 соединен с одним из входов системы управления 3, при этом вторая шина силового источника питания 1 через датчик тока 6 соединена с общей шиной 7, а выход датчика тока 6 соединен со вторым входом системы управления 3, выход которой соединен со вторым входом блока защитных ключей 2, при этом блок защитных ключей 2 (фиг.6) выполнен в виде, по меньшей мере, одного электронного ключа на базе транзисторов (фиг.4), а выход блока защитных ключей является выходом системы.The high-voltage power supply system according to embodiment 5 (FIG. 1) comprises a power supply 1, a protective key unit 2, a control system 3, wherein the power supply includes a primary power supply 8, a high-frequency transformer 9, a rectifier 10, a filter 11, while the high-frequency output transformer 9 is connected to the input of the rectifier 10, the output of which is connected to the input of the filter 11, while the first bus of the power supply 4 is connected to one of the inputs of the protective key 2, the second input of which is connected to the output of the systems control 3, a current sensor 6, a voltage sensor 5 and an addition circuit 17, and at least two bridge resonant converters 12, one high-frequency transformer 9, one rectifier 10, one filter 11, and one of the inputs are introduced into the power supply each bridge resonant converter 12 is connected to the output of the primary power source 8, and the second input of each bridge resonant converter 12 is connected to one of the outputs of the control system 3, while the outputs of the bridge resonant converters 12 are connected to corresponding inputs of high-frequency transformers 9, wherein the output of each filter 11 is connected to the corresponding input of the addition circuit 17, the output of which is connected to the first bus of the power supply 1 connected via a voltage sensor 5 to a common bus 7, and the output of the voltage sensor 5 is connected to one of the inputs of the control system 3, while the second bus of the power supply 1 through the current sensor 6 is connected to a common bus 7, and the output of the current sensor 6 is connected to the second input of the control system 3, the output of which is connected to the second input m safety key unit 2, and the protective unit key 2 (6) is in the form of at least one electronic key on the basis of transistors (4), and security keys output unit is an output system.

Кроме того, блок защитных ключей 2 выполнен в виде, по меньшей мере, одного электронного ключа на базе полевых с изолированным затвором или биполярных транзисторов с изолированным затвором.In addition, the block of protective keys 2 is made in the form of at least one electronic key based on field with an isolated gate or bipolar transistors with an insulated gate.

Высоковольтная система электропитания по варианту 6 (фиг.2) содержит силовой источник питания 1, блок защитных ключей 2, систему управления 3, причем силовой источник питания 1 включает первичный источник питания 8, высокочастотный трансформатор 9, выпрямитель 10, фильтр 11, при этом выход высокочастотного трансформатора 9 соединен с входом выпрямителя 10, выход которого соединен со входом фильтра 11, датчик тока 6, датчик напряжения 5 и схема сложения 17, а в силовой источник питания 1 введены, по меньшей мере, два мостовых резонансных преобразователя 12, один высокочастотный трансформатор 9, один выпрямитель 10, один фильтр 11, при этом один из входов каждого мостового резонансного преобразователя 12 соединен с выходом первичного источника питания 6, а другой вход каждого мостового резонансного преобразователя 12 соединен с одним из выходов системы управления 3, при этом выходы мостовых резонансных преобразователей 12 соединены с соответствующими входами высокочастотных трансформаторов 9, причем выход каждого фильтра 11 соединен с соответствующим входом схемы сложения 17, выход которой соединен с первой шиной силового источника питания 4, соединенной через датчик напряжения с общей шиной 7, а через датчик тока 6 - с одним из входов блока защитных ключей 2, при этом выход датчика напряжения 5 соединен с одним из входов системы управления 3, а второй выход датчика тока 6 соединен со вторым входом системы управления 3, выход которой соединен со вторым входом блока защитных ключей 2, при этом блок защитных ключей 2 выполнен в виде, по меньшей мере, одного электронного ключа на базе транзисторов (фиг.4), а выход блока защитных ключей является выходом системы.The high-voltage power supply system according to embodiment 6 (FIG. 2) comprises a power supply 1, a protective key unit 2, a control system 3, wherein the power supply 1 includes a primary power supply 8, a high-frequency transformer 9, a rectifier 10, a filter 11, while the output high-frequency transformer 9 is connected to the input of the rectifier 10, the output of which is connected to the input of the filter 11, the current sensor 6, the voltage sensor 5 and the addition circuit 17, and at least two bridge resonant transducers are introduced into the power supply 1 12, one high-frequency transformer 9, one rectifier 10, one filter 11, while one of the inputs of each bridge resonant converter 12 is connected to the output of the primary power source 6, and the other input of each bridge resonant converter 12 is connected to one of the outputs of the control system 3, the outputs of the bridge resonant converters 12 are connected to the corresponding inputs of the high-frequency transformers 9, and the output of each filter 11 is connected to the corresponding input of the addition circuit 17, the output of which is dinene with the first bus of the power supply 4 connected through a voltage sensor with a common bus 7, and through a current sensor 6 with one of the inputs of the protective keys 2, while the output of the voltage sensor 5 is connected to one of the inputs of the control system 3, and the second the output of the current sensor 6 is connected to the second input of the control system 3, the output of which is connected to the second input of the security key block 2, while the security key block 2 is made in the form of at least one electronic key based on transistors (Fig. 4), and the output of the security key block is I exit the system.

Электронный ключ (фиг.5) содержит высокочастотный трансформатор Т2, первый VT5 и второй VT6 транзисторы, первый диод VD1, причем один из выводов вторичной обмотки трансформатора Т2 подключен к истоку первого транзистора VT5, а другой вывод к истоку второго транзистора VT6, при этом анод первого диода VD1 соединен с истоком первого транзистора VT5, а исток второго транзистора VT6 является входом электронного ключа, а сток второго транзистора VT6 является выходом электронного ключа, второй диод VD2, третий диод VD3, стабилитрон VD4, первый R1 и второй R2 резисторы и конденсатор С1, при этом катод второго диода VD2 соединен со стоком первого транзистора VT5, а анод второго диода VD2 соединен с катодом первого диода VD1 и с одним из выводов первого резистора R1, второй вывод которого соединен с затвором второго транзистора VT6, с одним из выводов конденсатора С1 и третьего диода VD3, вторые выводы которых соединены с истоком второго транзистора VT6, при этом второй резистор R2 подключен между истоком второго транзистора VT6 и затвором первого транзистора VT5, анод стабилитрона соединен с входом ключа, а катод - с выходом ключа.The electronic key (figure 5) contains a high-frequency transformer T2, the first VT5 and second VT6 transistors, the first diode VD1, and one of the terminals of the secondary winding of the transformer T2 is connected to the source of the first transistor VT5, and the other terminal to the source of the second transistor VT6, while the anode the first diode VD1 is connected to the source of the first transistor VT5, and the source of the second transistor VT6 is the input of the electronic key, and the drain of the second transistor VT6 is the output of the electronic key, the second diode VD2, the third diode VD3, the zener diode VD4, the first R1 and second R2 resistors capacitor C1, while the cathode of the second diode VD2 is connected to the drain of the first transistor VT5, and the anode of the second diode VD2 is connected to the cathode of the first diode VD1 and to one of the terminals of the first resistor R1, the second terminal of which is connected to the gate of the second transistor VT6, with one of the terminals capacitor C1 and the third diode VD3, the second terminals of which are connected to the source of the second transistor VT6, while the second resistor R2 is connected between the source of the second transistor VT6 and the gate of the first transistor VT5, the zener diode anode is connected to the key input, and the cathode is connected to the output the key.

Устройство по вариантам 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 работает следующим образом.The device according to options 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 works as follows.

Питание всей схемы осуществляют от первичной силовой сети, напряжение которой подают на силовой источник питания (СИП) 1.The power supply of the entire circuit is carried out from the primary power network, the voltage of which is supplied to the power supply source (SIP) 1.

По вариантам 1, 2 устройства, к одной из выходных шин 4 которого подсоединен датчик напряжения (ДН) 5, вторым концом соединенный с общей шиной 7 и представляющий собой, например, резистивный делитель напряжения. Часть напряжения с датчика напряжения подается на один из входов системы управления 3, на другой вход которой поступает сигнал с выхода датчика тока 6, подключенного к другой выходной шине 13 СИП 1 и выполненного в виде резистора малого сопротивления или трансформатора тока.According to options 1, 2 of the device, to one of the output buses 4 of which a voltage sensor (DN) 5 is connected, the second end is connected to a common bus 7 and is, for example, a resistive voltage divider. Part of the voltage from the voltage sensor is supplied to one of the inputs of the control system 3, the other input of which receives a signal from the output of the current sensor 6, connected to another output bus 13 of SIP 1 and made in the form of a low resistance resistor or current transformer.

Далее напряжение с выходной шины 4 СИП 1 подают на блок защитных ключей (БЗК) 2, предназначенный для защиты высоковольтного источника питания 1 от токов большой величины, вызванных коротким замыканием в нагрузке. Блок защитных ключей 2 выполнен в виде N электронных ключей (фиг.6) на базе полевых транзисторов с изолированным затвором или биполярных транзисторов с изолированными затворами, соединенных последовательно друг с другом. Приблизительное число необходимых электронных ключей в зависимости от требуемого напряжения, получаемого на выходе системы, рассчитывается следующим образом: N=K·Uвых/U_{пробив.сток-исток}, где К - коэффициент запаса, равный 1...1,5. Блок защитных ключей 2 может содержать от одного до 100 штук ключей, соединенных последовательно друг с другом.Next, the voltage from the output bus 4 of the self-supporting insulated wire 1 is supplied to the protective key block (BPC) 2, designed to protect the high-voltage power supply 1 from large currents caused by a short circuit in the load. The protective key block 2 is made in the form of N electronic keys (Fig.6) based on field-effect transistors with an insulated gate or bipolar transistors with insulated gates connected in series with each other. The approximate number of electronic keys needed, depending on the required voltage received at the system output, is calculated as follows: N = K · Uout / U _{breakdown source-source} , where K is a safety factor of 1 ... 1.5. The block of security keys 2 may contain from one to 100 pieces of keys connected in series with each other.

В нормальном состоянии во время работы ключи 1...N открыты и напряжение питания с входа блока защитных ключей подается на выход практически без потерь. При этом с системы управления 3 импульсы положительной полярности длительностью 100...200 нс поступают на первичную обмотку высокочастотного трансформатора Т2 через небольшие промежутки времени - порядка 10 мкс. Со вторичной обмотки импульсы поступают через диод VD1 VT5 каждого ключа 1...N на транзистор VT6, заряжая емкость С1 и паразитную емкость транзистора, тем самым удерживая его в открытом состоянии. Конденсатор С1 позволяет увеличивать время хранения заряда и компенсировать ток утечки, что увеличивает надежность удержания транзистора VT6 в открытом состоянии. Сопротивление R1, один из выводов которого соединен с анодом второго диода VD2 и катодом первого диода VD1, а второй - с затвором второго транзистора VT6, с одним из выводов конденсатора С1 и третьего диода VD3, позволяет уменьшить паразитные колебания, возникающие на фронте импульса управления, что дает возможность повысить эффективность управления и увеличить стабильность состояния.In the normal state during operation, the keys 1 ... N are open and the supply voltage from the input of the protective key block is supplied to the output almost without loss. At the same time, from the control system 3, pulses of positive polarity lasting 100 ... 200 ns arrive at the primary winding of the high-frequency transformer T2 at short intervals of about 10 μs. From the secondary winding, the pulses pass through the diode VD1 VT5 of each key 1 ... N to the transistor VT6, charging the capacitance C1 and the stray capacitance of the transistor, thereby keeping it open. The capacitor C1 allows you to increase the storage time of the charge and compensate for the leakage current, which increases the reliability of holding the transistor VT6 in the open state. The resistance R1, one of the terminals of which is connected to the anode of the second diode VD2 and the cathode of the first diode VD1, and the second to the gate of the second transistor VT6, with one of the terminals of the capacitor C1 and the third diode VD3, allows to reduce spurious oscillations that occur at the front of the control pulse, which makes it possible to increase management efficiency and increase stability.

"Броски" тока или напряжений, появившихся на выходных шинах 4, 13 СИП 1 регистрируются с помощью датчика тока 6 и/или датчика напряжения 5, сигнал с которых подается на систему управления 3, где производится сравнение с пороговой величиной и делается вывод о наличии в системе короткого замыкания или других аварийных ситуаций. При наличии в системе аварийной ситуации система управления 3 подает на трансформатор Т2 импульс обратной полярности, который, открывая транзистор VT5, приводит к разряду емкости С1 и паразитной емкости транзистора VT6, тем самым приводя к запиранию транзисторов VT6 каждого ключа 1...N и размыканию входа и выхода в блоке защитных ключей 2, обесточивая выходную нагрузку и защищая ее от разрушения токами большой величины."Surge" current or voltage that appeared on the output buses 4, 13 SIP 1 are recorded using a current sensor 6 and / or voltage sensor 5, the signal from which is fed to the control system 3, where a comparison is made with a threshold value and it is concluded that short circuit system or other emergency situations. If there is an emergency in the system, the control system 3 sends a reverse polarity pulse to the transformer T2, which, opening the transistor VT5, leads to the discharge of the capacitance C1 and the parasitic capacitance of the transistor VT6, thereby locking VT6 transistors of each key 1 ... N and opening input and output in the block of protective keys 2, de-energizing the output load and protecting it from destruction by large currents.

За счет введения контроля за выходными токами и напряжениями в нагрузке повышается эффективность управления и защиты системы и подключаемой к ней нагрузки от токов большой величины и их бросков, а также улучшение массогабаритных показателей системы, снижение энергопотребления, увеличение срока службы и увеличение надежности.By introducing control over the output currents and voltages in the load, the efficiency of control and protection of the system and the load connected to it from large currents and their surges increases, as well as improving the overall dimensions of the system, reducing power consumption, increasing the service life and increasing reliability.

Кроме того, один из выходов системы управления соединен с управляющим входом силового источника питания, который является входом, например, мостового резонансного преобразователя, показанного на фиг.1-3.In addition, one of the outputs of the control system is connected to the control input of the power supply, which is the input, for example, of the bridge resonant converter shown in FIGS. 1-3.

По вариантам 1, 2, 3, 4, 5, 6 с выхода первичного источника питания 8, включающего, например, сетевой фильтр, диодный выпрямитель и фильтр низких частот (ФНЧ), постоянное напряжение подают на один или нескольких мостовых резонансных преобразователей (МРП) 12, количество которых определяется в зависимости от мощности системы. Обычно мощность на выходе одного МРП составляет до 2...4 кВт, при необходимости получения большей мощности МРП соединяются параллельно и их количество будет равно М=Р[кВт]/4 кВт, где Р - мощность, получаемая на выходе силового источника питания. Каждый МРП 12 (фиг.3) содержит четыре ключа 14, выполненных на полевых с изолированным затвором транзисторах или биполярных транзисторах с изолированным затвором VT1, VT2, VT3 и VT4, каждый из которых затвором подключен к системе управления 3. Система управления 3 в один момент времени подает импульсы (фиг.4), открывающие ключи VT1 и VT4, и импульсы, запирающие ключи VT2 и VT3, затем через время, равное половине периода следования импульсов с учетом гарантированной паузы, подает импульсы, открывающие ключи VT2 и VT3, и импульсы, запирающие ключи VT1 и VT4, причем частота подачи отпирающих и запирающих импульсов близка к резонансной частоте резонансного контура 15, образованного элементами L и С с учетом паразитной индуктивности и емкости трансформатора 9, и лежит в диапазоне 50...300 кГц. Резонансный контур 15 играет важную роль в работе схемы: во-первых, он позволяет ввести частотное управление схемой МРП 12, а во-вторых, помогает использовать для передачи энергии паразитные емкости и индуктивности высокочастотного трансформатора 9. В качестве нагрузки схемы МРП 12 служит первичная обмотка трансформатора Т1 9, которая может быть подключена, например, параллельно к конденсатору С колебательного контура 15. На вторичной обмотке трансформатора 9 соответственно вырабатываются гармонические электрические колебания той же частоты 50...300 кГц, но за счет большего количества витков по сравнению с первичной обмоткой, на выходе вторичной обмотки вырабатывается высокое напряжение до 100 кВ. Управление величиной выходного напряжения осуществляется частотным методом путем изменения частоты следования импульсов, подаваемых системой управления 3, при этом имеется возможность варьирования величины напряжения, получаемого с выхода трансформатора 9 путем изменения разницы подаваемой с выхода системы управления 3 частоты и резонансной частоты колебательного контура 15. При этом, чем больше разница частот, тем меньше напряжение на выходе МРП и наоборот. Далее переменное высокое напряжение с вторичной обмотки трансформатора Т1 9 поступает на выпрямитель 10, выполненный, например, с использованием полупроводниковых диодов по мостовой схеме, на выходе которого имеется фильтр 11, предназначенный для сглаживания пульсаций. При этом для повышения выходной мощности фильтры 11 соединены со схемой сложения 17, которая представляет собой либо параллельное соединение выходов фильтров 11 (фиг.7а) для увеличения выходного тока, либо, например, последовательное (фиг.7b) для увеличения выходного напряжения. Далее высокое постоянное напряжение с выхода силового источника питания 1 поступает на датчик напряжения (ДН) 5, представляющий собой, например, резистивный делитель напряжения, который вторым выходом присоединен к общей шине 7, относительно которой и производится измерение напряжения. Часть напряжения с него подается на систему управления 3 для создания обратной связи. Образование обратной связи позволяет осуществлять быстродействующую защиту силового источника питания 1 от аварий в нагрузке. При бросках тока через датчик тока 6 или при перенапряжении на выходе датчика напряжения 5 система управления 3 прекращает подачу импульсов на ключи 14, входящие в состав МРП 12. При этом передача энергии от первичного источника питания 8 в контур 15 МРП 12 прекращается, а накопленная на последнем полупериоде энергия в элементах контура быстро рассеивается на сопротивлении потерь контура.For options 1, 2, 3, 4, 5, 6 from the output of the primary power source 8, including, for example, a line filter, a diode rectifier and a low-pass filter (low-pass filter), a constant voltage is applied to one or more bridge resonant converters (MCI) 12, the number of which is determined depending on the power of the system. Typically, the output power of one MCI is up to 2 ... 4 kW, if it is necessary to obtain more power, the MCIs are connected in parallel and their number will be M = P [kW] / 4 kW, where P is the power received at the output of the power supply. Each MCI 12 (figure 3) contains four keys 14, made on field-effect insulated gate transistors or bipolar transistors with an insulated gate VT1, VT2, VT3 and VT4, each of which is connected to the control system 3. The control system 3 at one time time sends pulses (figure 4), opening the keys VT1 and VT4, and pulses, locking the keys VT2 and VT3, then after a time equal to half the pulse repetition period, taking into account the guaranteed pause, sends pulses opening the keys VT2 and VT3, and pulses, locking keys VT1 and VT4, and often and that the locking feeding gate on pulse is close to the resonant frequency of the resonant circuit 15, formed by elements L and C, taking into account the parasitic inductance and capacitance of the transformer 9, and is in the range of 50 ... 300 kHz. The resonant circuit 15 plays an important role in the operation of the circuit: firstly, it allows you to enter the frequency control of the MCI circuit 12, and secondly, it helps to use stray capacitance and inductance of the high-frequency transformer 9. The primary winding serves as the load of the MCI circuit 12 transformer T1 9, which can be connected, for example, in parallel to the capacitor C of the oscillating circuit 15. On the secondary winding of the transformer 9, respectively, harmonic electrical oscillations of the same frequency are generated 50 ... 300 kHz, but due to the larger number of turns compared with the primary winding, produced high voltage of 100 kV at the output of the secondary winding. The magnitude of the output voltage is controlled by the frequency method by changing the pulse repetition rate supplied by the control system 3, while it is possible to vary the voltage received from the output of the transformer 9 by changing the difference between the frequency supplied from the output of the control system 3 and the resonant frequency of the oscillating circuit 15. , the larger the frequency difference, the lower the voltage at the output of the MCI and vice versa. Next, an alternating high voltage from the secondary winding of the transformer T1 9 is supplied to the rectifier 10, made, for example, using semiconductor diodes in a bridge circuit, the output of which has a filter 11, designed to smooth out the ripple. To increase the output power, the filters 11 are connected to the addition circuit 17, which is either a parallel connection of the outputs of the filters 11 (Fig. 7a) to increase the output current, or, for example, in series (Fig. 7b) to increase the output voltage. Next, a high DC voltage from the output of the power supply 1 is supplied to a voltage sensor (DN) 5, which is, for example, a resistive voltage divider, which is connected to the common bus 7 by the second output, and voltage measurement is performed against it. Part of the voltage from it is supplied to the control system 3 to create feedback. The formation of feedback allows the high-speed protection of the power supply 1 from accidents in the load. When inrush current through the current sensor 6 or when overvoltage at the output of the voltage sensor 5, the control system 3 stops supplying pulses to the keys 14 included in the MCI 12. In this case, the transfer of energy from the primary power source 8 to the circuit 15 of the MCI 12 is stopped, and the accumulated In the last half-cycle, the energy in the circuit elements is quickly dissipated by the loop loss resistance.

Изменение выходного напряжения можно также осуществлять и непосредственно с помощью пульта управления и системы индикации, входящих в систему управления 3. Например, система управления может подавать на затворы транзисторов 14 импульсы с соответствующей частотой следования.Changing the output voltage can also be carried out directly using the control panel and display system included in the control system 3. For example, the control system can provide pulses to the gates of transistors 14 with the corresponding repetition rate.

Далее напряжение подают на блок защитных ключей (БЗК) 2, предназначенный для защиты электронного прибора, являющегося нагрузкой системы электропитания от токов большой величины, вызванных коротким замыканием в нагрузке. Блок защитных ключей 2 выполнен в виде N электронных ключей (фиг.6) на базе полевых с изолированным затвором или биполярных транзисторов с изолированными затворами, соединенных последовательно друг с другом. Приблизительное число необходимых электронных ключей в зависимости от требуемого напряжения, получаемого на выходе системы, рассчитывается следующим образом: N=К·U_вых/U_{пробив.сток-исток}, где К - коэффициент запаса, равный 1...1,5. Блок защитных ключей 2 может содержать от одного до 100 штук ключей, соединенных последовательно друг с другом.Next, the voltage is supplied to the block of protective keys (BZK) 2, designed to protect the electronic device, which is the load of the power supply system from large currents caused by a short circuit in the load. The block of protective keys 2 is made in the form of N electronic keys (Fig.6) based on field-effect insulated gate or bipolar transistors with insulated gate connected in series with each other. Approximate number of necessary electronic switches according to the required voltage produced at the output of the system is calculated as follows: N = K · U _O / U _{probiv.stok-source,} where K - a safety factor of 1 ... 1.5. The block of security keys 2 may contain from one to 100 pieces of keys connected in series with each other.

В нормальном состоянии во время работы ключи 1...N открыты и напряжение питания с входа блока защитных ключей подается на выход практически без потерь. При этом с системы управления 3 импульсы положительной полярности длительностью 100...200 нс поступают на первичную обмотку высокочастотного трансформатора Т2 через небольшие промежутки времени порядка 10 мкс. Со вторичной обмотки импульсы поступают через диод VD1 каждого ключа 1...N на транзистор VT6, заряжая емкость С1 и паразитную емкость транзистора, тем самым удерживая его в открытом состоянии. При наличии короткого замыкания система управления 3 подает на трансформатор Т2 импульс обратной полярности, который, открывая транзистор VT5, приводит к разряду емкости С1 и паразитной емкости транзистора VT6, тем самым приводя к запиранию транзисторов VT6 каждого ключа 1...N и размыканию входа и выхода в блоке защитных ключей 2, обесточивая выходную нагрузку и защищая ее от разрушения токами большой величины. Одновременно с этим система управления 3 (фиг.1, 2) останавливает работу мостового резонансного преобразователя 12 путем блокировки импульсов управления, что приводит к тому, что на первой шине 4 СИП 1 перестает вырабатываться высокое напряжение, что также защищает систему питания и нагрузку от воздействия токов большой мощности. Поскольку в качестве ключей в схеме МПР 12 и блока защитных ключей 2 были использованы транзисторы, имеющие высокую рабочую частоту, то время срабатывания устройства составляет доли микросекунды, что позволяет в большинстве случаев уберечь как схемы нагрузки, так и СИП 1 от разрушения.In the normal state during operation, the keys 1 ... N are open and the supply voltage from the input of the protective key block is supplied to the output almost without loss. At the same time, from the control system 3, pulses of positive polarity lasting 100 ... 200 ns arrive at the primary winding of the high-frequency transformer T2 through small time intervals of about 10 μs. From the secondary winding, the pulses pass through the diode VD1 of each key 1 ... N to the transistor VT6, charging the capacitance C1 and the stray capacitance of the transistor, thereby keeping it open. In the presence of a short circuit, the control system 3 supplies a reverse polarity pulse to transformer T2, which, opening transistor VT5, discharges capacitance C1 and stray capacitance of transistor VT6, thereby locking VT6 transistors of each switch 1 ... N and opening the input and output in the block of protective keys 2, de-energizing the output load and protecting it from destruction by large currents. At the same time, the control system 3 (FIGS. 1, 2) stops the operation of the bridge resonant converter 12 by blocking the control pulses, which leads to the fact that on the first bus 4 SIP 1 the high voltage ceases to be generated, which also protects the power system and the load from exposure high power currents. Since transistors having a high operating frequency were used as keys in the MPR 12 circuit and the protective key block 2, the response time of the device is fractions of a microsecond, which in most cases can protect both the load circuit and SIP 1 from destruction.

Таким образом, выключение при авариях в нагрузке блока защитных ключей 2 защищает от разрушения нагрузку, а одновременное прекращение через цепь обратной связи и систему управления 3 импульсов запуска на транзисторы МРП 12 защищает всю систему питания 1 как от бросков тока через нагрузку, так и от перенапряжений на элементах датчика.Thus, the shutdown during accidents in the load of the protective key block 2 protects the load from destruction, and the simultaneous termination of the start pulses to the transistors МРП 12 through the feedback circuit and control system protects the entire power supply system 1 from both inrush currents and overvoltages on the sensor elements.

Подключение датчика тока 6 возможно в двух вариантах: либо в цепь, соединяющую вторую шину СИП 1 и "общую шину" 7 устройства (фиг.1), либо в цепь высокого напряжения 4 (фиг.2) на выходе СИП 1 перед блоком защитных ключей 2 или после блока защитных ключей перед нагрузкой. Сигнал с датчика тока 6 поступает в систему управления 3, в которой производится сравнение с пороговой величиной, при превышении которой подается сигнал на размыкание ключей блока защитных ключей 2 и прекращается подача управляющих импульсов на мостовые резонансные преобразователи 12 силового источника питания 1. Кроме того, датчик тока 6 позволяет осуществлять стабилизацию тока при работе системы в качестве источника постоянного тока при использовании резистивного датчика тока. Датчик тока 6 может быть выполнен в виде, например, высокочастотного трансформатора тока, вырабатывающего сигнал при резком изменении величины тока в общей цепи системы питания, первичная обмотка которого может быть выполнена в виде отрезка провода и предназначена для протекания по ней измеряемого тока. Датчик тока может быть также выполнен в виде резистора с малым сопротивлением, с которого снимается напряжение, пропорциональное току.The current sensor 6 can be connected in two versions: either in a circuit connecting the second SIP bus 1 and the device’s "common bus" 7 (Fig. 1), or in a high voltage circuit 4 (Fig. 2) at the SIP 1 output in front of the protective key block 2 or after the block of protective keys before loading. The signal from the current sensor 6 enters the control system 3, in which a comparison is made with a threshold value, when exceeded, a signal is sent to open the keys of the protective key unit 2 and the supply of control pulses to the bridge resonant converters 12 of the power supply 1 is stopped. In addition, the sensor current 6 allows current stabilization when the system is operating as a constant current source when using a resistive current sensor. The current sensor 6 can be made in the form of, for example, a high-frequency current transformer that generates a signal when a sharp change in the current value occurs in the common circuit of the power supply system, the primary winding of which can be made in the form of a piece of wire and is designed for the measured current to flow through it. The current sensor can also be made in the form of a resistor with a low resistance, from which a voltage proportional to the current is removed.

Датчик напряжения 5 позволяет отслеживать напряжение на первой шине 4 силового источника питания 1 и с помощью системы управления 3, управляющей работой МРП 12, эффективно и быстро управлять выходным напряжением, в частности стабилизировать его, при этом время стабилизации за счет применения высокоскоростных транзисторов составляет менее одной микросекунды.The voltage sensor 5 allows you to monitor the voltage on the first bus 4 of the power supply 1 and using a control system 3 that controls the operation of the MCI 12, efficiently and quickly control the output voltage, in particular, stabilize it, while the stabilization time due to the use of high-speed transistors is less than one microseconds.

Таким образом, за счет включения мостовых резонансных преобразователей 12 с частотным методом управления в обратную связь высоковольтного источника питания при использовании высокочастотных полевых транзисторов решается задача эффективного управления работой силового источника питания, а именно возможность стабилизировать уровень выходного напряжения и тока, а также производить защиту от токов большой величины за счет использования высокоскоростной схемы блока защитных ключей, что обеспечивает время срабатывания менее одной микросекунды. Использование в схеме полевых транзисторов или биполярных с изолированным затвором и высокочастотных трансформаторов позволяет улучшить массогабаритные параметры системы, снизить энергопотребление, увеличить срок службы, увеличить надежность схемы.Thus, by including bridge resonant converters 12 with a frequency control method in the feedback of the high-voltage power source using high-frequency field-effect transistors, the problem of efficiently controlling the operation of the power source is solved, namely, the ability to stabilize the level of output voltage and current, as well as to protect against currents large values due to the use of a high-speed circuit of the protective key block, which provides a response time of less than one mic seconds. The use of field-effect transistors or bipolar insulated gate and high-frequency transformers in the circuit allows to improve the overall dimensions of the system, reduce power consumption, increase service life, and increase the reliability of the circuit.

В схеме используются VD3 - симметричный стабилитрон, например, марки SA10CA, рассчитанный на мощность 500 Вт, VD4, VD5 - стабилитроны, например, марок 1,5КЕ350А или 1,5КЕ440А, рассчитанные на мощность 1,5 кВт. В качестве транзисторов используются мощные ключевые быстродействующие МДП-транзисторы, например, марок IRFP460LC, SPW47N60C3 и др., а также биполярные транзисторы с изолированным затвором, например IRGP50B60PD1. В схемах, подобных приведенной на фиг.5, в качестве транзистора VT6 могут быть использованы полевые МДП-транзисторы типа, например, SPP08N80C3, IRFPG50. А транзисторы VT5, например IRFU120N. Высокочастотный трансформатор Т1 имеет число витков в первичной обмотке 50...100, а во вторичной 10000...20000. При этом вторичная обмотка разбивается для уменьшения общей перезаряжаемой паразитной емкости на несколько секций, включаемых последовательно. Для снижения потерь за счет поверхностного эффекта на высоких частотах обмотки выполняются из провода типа «литцендрат». Трансформатор Т2 имеет в первичной обмотке 10...30 витков, а вторичные обмотки содержат один виток.The scheme uses VD3 - a symmetrical zener diode, for example, grade SA10CA, designed for a power of 500 W, VD4, VD5 - zener diodes, for example, grades 1.5KE350A or 1.5KE440A, designed for a power of 1.5 kW. As transistors, powerful key high-speed MOS transistors, for example, brands IRFP460LC, SPW47N60C3, etc., as well as bipolar transistors with an insulated gate, for example IRGP50B60PD1, are used. In circuits similar to that shown in Fig. 5, MOSFETs of the type, for example, SPP08N80C3, IRFPG50, can be used as a transistor VT6. And transistors VT5, for example IRFU120N. The high-frequency transformer T1 has a number of turns in the primary winding of 50 ... 100, and in the secondary 10000 ... 20000. In this case, the secondary winding is divided to reduce the total rechargeable stray capacitance into several sections, connected in series. To reduce losses due to the surface effect at high frequencies, the windings are made from a wire of the "littsendrat" type. The transformer T2 has 10 ... 30 turns in the primary winding, and the secondary windings contain one turn.

Питание устройства может быть осуществлено от трехфазной сети 380 В, 50 Гц или однофазной сети 220 В, 50 Гц. Возможно также использование сети с частотой 400 Гц.The device can be powered from a three-phase network 380 V, 50 Hz or a single-phase network 220 V, 50 Hz. It is also possible to use a network with a frequency of 400 Hz.

Таким образом, создание предлагаемой высоковольтной системы электропитания позволяет повысить эффективность управления и защиты системы и подключаемой к ней нагрузки от токов большой величины, расширить функциональные возможности системы, т.е. возможность работы системы в качестве как источника стабилизированного напряжения, так и источника стабилизированного тока, а также улучшить массогабаритные показатели системы, снизить энергопотребление, увеличить срок службы, увеличить надежность.Thus, the creation of the proposed high-voltage power supply system allows to increase the efficiency of control and protection of the system and the load connected to it from large currents, to expand the functionality of the system, i.e. the ability of the system to work as a source of stabilized voltage, as well as a source of stabilized current, as well as to improve the overall dimensions of the system, reduce power consumption, increase service life, and increase reliability.

Claims

1. A high-voltage power supply system containing a power source, a safety key block, a control system, wherein one of the inputs of the safety key block is connected to the first bus of the power source, and the other input is connected to one of the outputs of the control system, characterized in that a current sensor and a voltage sensor are additionally introduced to it, the first bus of the power supply being connected through a voltage sensor to a common bus, and the output of the voltage sensor connected to one of the inputs of the control system, the paradise bus of the power supply through the current sensor is connected to a common bus, and the output of the current sensor is connected to the second input of the control system, and the second output of the control system is connected to the control input of the power supply, while the block of protective keys is made in the form of at least one electronic key based on transistors, and the output of the security key block is the output of the system.

2. The high-voltage power supply system according to claim 1, characterized in that the protective key unit is made in the form of at least one electronic key based on field-effect insulated gate or insulated-gate bipolar transistors.

3. The high-voltage power supply system according to claim 1, characterized in that the protective key unit is made in the form of N electronic keys based on field-effect insulated gate or insulated-gate bipolar transistors connected in series with each other.

4. The high voltage power supply system according to claim 1, characterized in that the current sensor is made in the form of a current transformer.

5. The high voltage power supply system according to claim 1, characterized in that the current sensor is made in the form of a resistor.

6. The high voltage power supply system according to claim 1, characterized in that the voltage sensor is made in the form of a voltage divider.

7. The high-voltage power supply system according to claim 1, characterized in that at least one bridge resonant converter is introduced into the power supply, while the input of each bridge resonant converter, which is the control input of the power supply, is connected to the corresponding output of the control system .

8. A high-voltage power supply system containing a power source, a protective key block, a control system, wherein one of the inputs of the protective key block is connected to one of the outputs of the control system, characterized in that a current sensor and a voltage sensor are further introduced therein, the first the bus of the power supply is connected to one of the inputs of the current sensor and through the voltage sensor with a common bus, while one of the outputs of the current sensor is connected to one of the inputs of the protective key unit, and the output of the voltage sensor is connected is connected to one of the inputs of the control system, the other input of which is connected to the corresponding output of the current sensor, and the output is connected to the corresponding input of the protective key block, and the second output of the control system is connected to the control input of the power supply, while the protective key block is made in the form, at least one electronic key based on transistors, and the output of the security key block is the output of the system.

9. The high-voltage power supply system according to claim 8, characterized in that the protective key unit is made in the form of at least one electronic key based on field-effect insulated gate or bipolar transistors with insulated gate.

10. The high-voltage power supply system according to claim 8, characterized in that the protective key unit is made in the form of N electronic keys based on field-effect insulated gate or insulated-gate bipolar transistors connected in series with each other.

11. The high voltage power supply system of claim 8, wherein the current sensor is made in the form of a current transformer.

12. The high voltage power supply system of claim 8, wherein the current sensor is made in the form of a resistor.

13. The high voltage power supply system of claim 8, wherein the voltage sensor is made in the form of a voltage divider.

14. The high-voltage power supply system of claim 8, characterized in that at least one bridge resonant converter is introduced into the power supply, while the input of each bridge resonant converter, which is the control input of the power supply, is connected to the corresponding output of the control system .

15. A high-voltage power supply system comprising a power supply, a safety key unit, a control system, the power supply including a primary power supply, a high-frequency transformer, a rectifier, a filter, and the output of a high-frequency transformer connected to the input of the rectifier, the output of which is connected to the input of the filter the output of which is connected to the first bus of the power supply, while the first bus of the power supply is connected to one of the inputs of the protective key block, the other input of which o connected to one of the outputs of the control system, characterized in that it additionally includes a current sensor and a voltage sensor, and at least one bridge resonant converter is introduced into the power supply, while one input of each bridge resonant converter is connected to the output the primary power source, and the other input of each bridge resonant converter is connected to the corresponding output of the control system, while the output of each bridge resonant converter is connected to the input m high-frequency transformer, the first bus of the power supply through a voltage sensor connected to a common bus, and the output of the voltage sensor connected to one of the inputs of the control system, while the second bus of the power supply through a current sensor connected to a common bus, and the output of the current sensor is connected with another input of the control system, while the block of protective keys is made in the form of at least one electronic key based on transistors, and the output of the block of protective keys is the output of the system.

16. The high voltage power supply system according to clause 15, wherein the bridge resonant converters are connected in parallel to each other.

17. The high voltage power supply system according to clause 15, wherein the output of each bridge resonant converter through a resonant circuit, consisting of at least one inductance and one capacitance connected in series, is connected to the input of the high-frequency transformer.

18. The high-voltage power supply system according to Claim 15, characterized in that the protective key unit is made in the form of at least one electronic key based on field-effect insulated gate or insulated-gate bipolar transistors.

19. The high voltage power supply system according to clause 15, wherein the protective key unit is made in the form of N electronic keys based on field-effect insulated gate or insulated-gate bipolar transistors connected in series with each other.

20. The high voltage power supply system according to clause 15, wherein the current sensor is made in the form of a current transformer.

21. The high voltage power supply system according to clause 15, wherein the current sensor is made in the form of a resistor.

22. The high voltage power supply system according to clause 15, wherein the voltage sensor is made in the form of a voltage divider.

23. A high voltage power supply system comprising a power supply, a safety key unit, a control system, the power supply including a primary power supply, a high frequency transformer, a rectifier, a filter, and the output of a high frequency transformer connected to the input of the rectifier, the output of which is connected to the input of the filter the output of which is connected to the first bus of the power source, characterized in that a current sensor and a voltage sensor are additionally introduced into it, and introduced into the power supply, at least one bridge resonant converter, wherein one of the inputs of each bridge resonant converter is connected to the output of the primary power source, and the other input of each bridge resonant converter is connected to the corresponding output of the control system, while the output of each bridge resonant converter is connected to the high-frequency input transformer, and the first bus of the power supply is connected to one of the inputs of the current sensor and through the voltage sensor with a common bus while one of the outputs of the current sensor is connected to one of the inputs of the protective key block, and the output of the voltage sensor is connected to one of the inputs of the control system, the other input of which is connected to the corresponding output of the current sensor, and one of the outputs of the control system is connected to the corresponding input of the block security keys, while the security key block is made in the form of at least one electronic key based on transistors, and the output of the security key block is the output of the system.

24. The high voltage power supply system according to item 23, wherein the bridge resonant converters are connected in parallel to each other.

25. The high-voltage power supply system according to item 23, wherein the output of each bridge resonant converter through a resonant circuit consisting of at least one inductance and one capacitance connected in series is connected to the input of the high-frequency transformer.

26. The high-voltage power supply system according to item 23, wherein the protective key unit is made in the form of at least one electronic key based on field-effect insulated gate or bipolar transistors with insulated gate.

27. The high-voltage power supply system according to claim 23, wherein the safety key unit is made in the form of N electronic keys based on field-effect insulated gate or insulated-gate bipolar transistors connected in series with each other.

28. The high voltage power supply system according to item 23, wherein the current sensor is made in the form of a current transformer.

29. The high voltage power supply system according to item 23, wherein the current sensor is made in the form of a resistor.

30. The high voltage power supply system according to item 23, wherein the voltage sensor is made in the form of a voltage divider.

31. A high-voltage power supply system comprising a power supply, a safety key unit, a control system, the power supply including a primary power supply, a high-frequency transformer, a rectifier, a filter, and the output of a high-frequency transformer connected to the input of the rectifier, the output of which is connected to the input of the filter wherein the first bus of the power supply is connected to one of the inputs of the protective key unit, the other input of which is connected to the corresponding output of the control system, characterized by the fact that a current sensor, a voltage sensor and an addition circuit are additionally introduced into it, and at least two bridge resonant converters, one high-frequency transformer, one rectifier, one filter, and one of the inputs of each bridge are introduced into the power supply the resonant converter is connected to the output of the primary power source, and the other to the corresponding output of the control system, while the output of each bridge resonant converter is connected to the input of the corresponding high frequency transformer, and the output of each filter is connected to the corresponding input of the addition circuit, the output of which is connected to the first bus of the power supply connected via a voltage sensor to a common bus, while the output of the voltage sensor is connected to one of the inputs of the control system, and the second bus of the power source the power through the current sensor is connected to a common bus, while the output of the current sensor is connected to the corresponding input of the control system, while the block of protective keys is made in the form of at least one an electronic key based on transistors, and the output of the security key block is the output of the system.

32. The high-voltage power supply system according to p, characterized in that the output of each bridge resonant transducer through a resonant circuit consisting of at least one inductance and one capacitance connected in series is connected to the input of the high-frequency transformer.

33. The high-voltage power supply system according to p. 31, characterized in that the protective key block is made in the form of at least one electronic key based on field with an insulated gate or bipolar transistors with an insulated gate.

34. The high-voltage power supply system according to p. 31, characterized in that the protective key block is made in the form of N electronic keys based on field insulated gate or insulated gate bipolar transistors connected in series with each other.

35. The high-voltage power supply system according to p, characterized in that the current sensor is made in the form of a current transformer.

36. The high voltage power supply system according to p, characterized in that the current sensor is made in the form of a resistor.

37. The high voltage power supply system according to p, characterized in that the voltage sensor is made in the form of a voltage divider.

38. The high voltage power supply system according to p, characterized in that the addition circuit is made in the form of a parallel connection of filters.

39. The high voltage power supply system according to p, characterized in that the addition circuit is made in the form of a series connection of filters.

40. A high-voltage power supply system comprising a power supply source, a protective key unit, a control system, the power supply source including a primary power source, a high-frequency transformer, a rectifier, a filter, and the output of a high-frequency transformer connected to the input of the rectifier, the output of which is connected to the input of the filter , characterized in that it additionally includes a current sensor, a voltage sensor and an addition circuit, and at least two resonant bridge a converter, one high-frequency transformer, one rectifier, one filter, while one of the inputs of each bridge resonant converter is connected to the output of the primary power source, and the other to the corresponding output of the control system, while the output of each bridge resonant converter is connected to the input of the corresponding high-frequency transformer, moreover, the output of each filter is connected to the corresponding input of the addition circuit, the output of which is connected to the first bus of the power supply, connected to one of the inputs of the current sensor and through the voltage sensor with a common bus, while one of the outputs of the current sensor is connected to one of the inputs of the protective key unit, and the output of the voltage sensor is connected to one of the inputs of the control system, the other input of which is connected to the corresponding output a current sensor, and one of the outputs is connected to the corresponding input of the security key block, while the security key block is made in the form of at least one electronic key based on transistors, and the output of the security key block is the output om system.

41. The high-voltage power supply system of claim 40, wherein the output of each bridge resonant converter through a resonant circuit consisting of at least one inductance and one capacitance connected in series is connected to the input of the high-frequency transformer.

42. The high-voltage power supply system according to claim 40, characterized in that the protective key unit is made in the form of at least one electronic key based on field-effect insulated gate or bipolar transistors with insulated gate.

43. The high-voltage power supply system according to claim 40, characterized in that the protective key unit is made in the form of N electronic keys based on field-effect insulated gate or insulated-gate bipolar transistors connected in series with each other.

44. The high voltage power supply system of claim 40, wherein the current sensor is made in the form of a current transformer.

45. The high voltage power supply system of claim 40, wherein the current sensor is made in the form of a resistor.

46. The high-voltage power supply system according to claim 40, wherein the voltage sensor is designed as a voltage divider.

47. The high voltage power supply system according to claim 40, wherein the addition circuit is made in the form of a parallel connection of filters.

48. The high-voltage power supply system according to claim 40, wherein the addition circuit is made in the form of a series connection of filters.

49. An electronic key containing a high-frequency transformer, first and second transistors, a first diode, with one of the terminals of the secondary winding of the transformer connected to the source of the first transistor, and the other output to the source of the second transistor, while the anode of the first diode is connected to the source of the first transistor, and the source of the second transistor is an electronic key input, and the drain of the second transistor is an electronic key output, characterized in that a second diode, a third diode, a zener diode, the first and a resistor and a capacitor, while the cathode of the second diode is connected to the drain of the first transistor, and the anode of the second diode is connected to the cathode of the first diode and to one of the terminals of the first resistor, the second terminal of which is connected to the gate of the second transistor, with one of the terminals of the capacitor and the third diode the second terminals of which are connected to the source of the second transistor, while the second resistor is connected between the source of the second transistor and the gate of the first transistor, the zener diode anode is connected to the key input, and the cathode is connected to the key output.