RU2398347C1 - Shaper of energy pulses with controlled shape - Google Patents

Shaper of energy pulses with controlled shape Download PDF

Info

Publication number
RU2398347C1
RU2398347C1 RU2009130331/09A RU2009130331A RU2398347C1 RU 2398347 C1 RU2398347 C1 RU 2398347C1 RU 2009130331/09 A RU2009130331/09 A RU 2009130331/09A RU 2009130331 A RU2009130331 A RU 2009130331A RU 2398347 C1 RU2398347 C1 RU 2398347C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulse
voltage
frequency
energy
current
Prior art date
Application number
RU2009130331/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Эдуардович Горохов-Мирошников (RU)
Евгений Эдуардович Горохов-Мирошников
Евгений Николаевич Козидубов (RU)
Евгений Николаевич Козидубов
Original Assignee
Евгений Эдуардович Горохов-Мирошников
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Эдуардович Горохов-Мирошников filed Critical Евгений Эдуардович Горохов-Мирошников
Priority to RU2009130331/09A priority Critical patent/RU2398347C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2398347C1 publication Critical patent/RU2398347C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: energy discharge is provided at high permissible voltages of high-frequency switch or high-voltage pillar on its basis. Such possibility is provided through installation of protective circuit with properties of voltage limiter in special mode of application, introduction of low frequency switch and quick-acting mode of pulse shaper current stabilisation. As maximum permissible voltage of capacitance energy accumulator grows, it becomes possible to increase energy of controlled pulses, range of pulse parametres control and/or reduce dimensions of capacitance energy accumulator. Possibility to increase working frequency of HF switch assists in accuracy of setting shape of controlled pulse. Excessively high voltage of energy accumulator charge results in fast conversion of excessive energy into thermal energy released in protective circuit. At the same time dynamic losses at each switching of HF-switch are reduced, as well as frequency of its switchovers at critical part of discharge. Energy of pulse may grow, collapse in one or several stages, change direction, oscillate relative to specified levels independently on change in load resistance. Generated distribution of energy in pulse may be pre-determined or adaptable to process load.
EFFECT: improved main parametres of pulse shaper with adjustable shape.
6 cl, 8 dwg, 5 ex

Description

Области техники, к которым относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Может применяться в формирователях электрических импульсов для электротехнологий различного назначения, использующих разряд емкостного накопителя энергии. Например, в медицинских приборах, в импульсных генераторах для плазменных и электрохимических технологий, в электротехнических установках, в измерительном и испытательном оборудовании, в генераторах излучений, в электроприводе. Изобретение полезно при воздействии на технологические нагрузки с нелинейным эффектом, когда более желательно воздействие с оптимальным распределением энергии.It can be used in electric pulse shapers for electrical technologies for various purposes, using the discharge of a capacitive energy storage device. For example, in medical devices, in pulse generators for plasma and electrochemical technologies, in electrical installations, in measuring and testing equipment, in radiation generators, in an electric drive. The invention is useful when exposed to technological loads with a non-linear effect, when an exposure with an optimal energy distribution is more desirable.

Уровень техникиState of the art

Известен высоковольтный импульсный модулятор, формирующий разряд емкостного накопителя энергии на технологическую нагрузку (Патент РФ на полезную модель 69685 от 27.12.2007, ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР). Высоковольтные транзисторы соединяют в высоковольтный столб и шунтируют импульсными диодными ограничителями напряжения. Высоковольтный столб из двенадцати ячеек (n=12) с транзисторами IRFPG50 проверялся на напряжении 9000 В. Недостатки импульсного модулятора: форма формируемого импульса полностью зависит от спада напряжения емкостного накопителя энергии и параметров нагрузки; импульсный модулятор не может работать при напряжении питания, превышающем напряжение пробоя импульсных диодных ограничителей.A high-voltage pulse modulator is known which forms a discharge of a capacitive energy storage device for a process load (RF Patent for utility model 69685 dated 12/27/2007, HIGH VOLTAGE PULSE MODULATOR). High-voltage transistors are connected to a high-voltage pole and shunt by pulse diode voltage limiters. A high-voltage pole of twelve cells (n = 12) with IRFPG50 transistors was tested at a voltage of 9000 V. Disadvantages of a pulse modulator: the shape of the generated pulse depends entirely on the voltage drop of the capacitive energy storage device and load parameters; a pulse modulator cannot operate at a supply voltage exceeding the breakdown voltage of pulse diode limiters.

Известен генератор АНР-3122, представляющий собой источник сигналов произвольной формы, задаваемых пользователем с помощью математических выражений, по шаблону либо графически. Максимальный размах выходного напряжения прибора не более ±10 В на нагрузке 50 Ом. Прибор зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений № 27123-04. Недостаток прибора - отсутствие контроля над формируемым сигналом и низкая мощность источника сигнала произвольной формы.Known generator ANP-3122, which is a source of arbitrary waveforms, set by the user using mathematical expressions, by template or graphically. The maximum range of the output voltage of the device is not more than ± 10 V at a load of 50 ohms. The device is registered in the State register of measuring instruments No. 27123-04. The disadvantage of this device is the lack of control over the generated signal and the low power of the arbitrary signal source.

Известен формирователь биполярных импульсов, у которого два ключа в плечах моста работают на высокой частоте, а два ключа работают на низкой частоте (комбинированная схема моста). Известен формирователь импульсов, у которого вместо моста используют два емкостных накопителя энергии и два ключа. Известен формирователь импульсов с использованием ячеек с делителем напряжения на конденсаторах емкостного накопителя энергии.A known bipolar pulse shaper, in which two keys in the shoulders of the bridge work at a high frequency, and two keys work at a low frequency (combined bridge circuit). A pulse shaper is known in which instead of a bridge two capacitive energy storage devices and two keys are used. Known pulse shaper using cells with a voltage divider on the capacitors of a capacitive energy storage.

EP 0813892 A2, 29.12.1997, DEFIBRILLATOR WITH WAVEFORM SELECTION CIRCUITRY.EP 0813892 A2, 12.29.1997, DEFIBRILLATOR WITH WAVEFORM SELECTION CIRCUITRY.

US Patent № 6,493,580 B1, 10.12.2002, IMPULSES OR A SERIES OF IMPULSES FOR DEFIBRILLATION AND DEVICE TO GENERATE THEM.US Patent No. 6,493,580 B1, 12/10/2002, IMPULSES OR A SERIES OF IMPULSES FOR DEFIBRILLATION AND DEVICE TO GENERATE THEM.

PCT/EP2003/012857, 17.11.2003, DEFIBRILLATOR WITH IMPROVED OUTPUT STAGE.PCT / EP2003 / 012857, 11/17/2003, DEFIBRILLATOR WITH IMPROVED OUTPUT STAGE.

Патент РФ 2345475 от 27.01.2009, УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ БИПОЛЯРНОГО И МНОГОФАЗНОГО СИГНАЛОВ.RF patent 2345475 dated 01/27/2009, DEVICE FOR FORMING BIPOLAR AND MULTI-PHASE SIGNALS.

Применение двух или более изолированных преобразователей вызывает усложнение и удорожание формирователя импульсов.The use of two or more isolated converters causes the complication and cost of the pulse shaper.

Известно описание устройства, синтезирующего выходной сигнал малой длительности, который порождается рядом генераторов коротких импульсов. Формируемые импульсы настраиваются по амплитуде, длительности, ширине и полярности. US Patent 7,545,304 B1, 09.06.2009, DISTRIBUTED ARBITRARY WAVEFORM GENERATOR. Недостаток - требуется большое количество ключей с контурами управления.The description of a device synthesizing an output signal of short duration, which is generated by a number of short pulse generators, is known. The generated pulses are adjustable in amplitude, duration, width and polarity. US Patent 7,545,304 B1, 06/09/2009, DISTRIBUTED ARBITRARY WAVEFORM GENERATOR. The disadvantage is that a large number of keys with control loops are required.

Известно описание формирователя импульсов большой мощности с применением нескольких ячеек преобразователей понижающего типа, работающих в режиме импульсной модуляции с разделением напряжения на конденсаторной батарее емкостного накопителя энергии. Четыре ключа НЧ-коммутатора используются для переключения полярности импульсов и два ключа для разрыва высоковольтной цепи (См. фиг.2, US Patent № 6,546,287 B1, 08.04.2003, CONTROLLED-POWER DEFIBRILLATOR AND METHOD OF DEFIBRILLATION). Применение нескольких последовательных ячеек преобразователей обусловлено технологическими ограничениями, накладываемыми на максимально допустимое обратное напряжение транзисторов массовых серий выпуска, преимущественно до 1200 В. Недостатки - требуются дополнительные ключи с контурами управления и увеличенные габариты емкостных и индуктивных накопителей энергии.A description is known of a high-power pulse shaper using several cells of step-down converters operating in the pulsed modulation mode with voltage separation across the capacitor bank of a capacitive energy storage device. Four keys of the LF switch are used to switch the polarity of the pulses and two keys to break the high voltage circuit (See FIG. 2, US Patent No. 6,546,287 B1, 04/08/2003, CONTROLLED-POWER DEFIBRILLATOR AND METHOD OF DEFIBRILLATION). The use of several successive converter cells is due to technological limitations imposed on the maximum permissible reverse voltage of mass-produced transistors, mainly up to 1200 V. Disadvantages - additional keys with control loops and increased dimensions of capacitive and inductive energy storage devices are required.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятым за прототип является формирователь импульсов с управляемой энергией, содержащий преобразователь понижающего типа (См. фиг.7, US Patent № 7,200,434, 03.04.2007, CONTROL OF ARBITRARY WAVEFORMS FOR CONSTANT DELIVERED ENERGY). Используют высокоскоростную коммутацию (до 500 кГц) для формирования импульсов управляемой формы до 3 кВт и напряжения на нагрузке до 1000 В. Форма импульсов контролируется импульсным модулятором с контуром обратной связи по напряжению в нагрузке. Используют четыре полностью управляемых ключа в низкочастотном коммутаторе для переключения направления тока в технологической нагрузке. Недостаток - низкая энергия импульсов.The closest in technical essence and the achieved positive effect and adopted as a prototype is a controlled-energy pulse shaper containing a down-converter (See Fig. 7, US Patent No. 7,200,434, 04/03/2007, CONTROL OF ARBITRARY WAVEFORMS FOR CONSTANT DELIVERED ENERGY). High-speed switching (up to 500 kHz) is used to generate controlled-mode pulses of up to 3 kW and voltage at a load of up to 1000 V. The shape of the pulses is controlled by a pulse modulator with a feedback loop on the voltage in the load. Use four fully controllable keys in the low-frequency switch to switch the current direction in the process load. The disadvantage is the low energy of the pulses.

Использование разделения напряжения емкостного накопителя энергии, применение нескольких преобразователей в различных схемах их соединения не решают проблемы генерации импульсных тепловых потерь переключения в высокочастотных ключах и мощных перенапряжений на их выводах.The use of voltage separation of a capacitive energy storage device, the use of several converters in various schemes for their connection do not solve the problem of generating pulsed thermal switching losses in high-frequency switches and powerful overvoltages at their terminals.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Изобретение направлено на увеличение энергии формируемых импульсов, повышение точности и расширение диапазона регулирования их параметров, уменьшение габаритов, увеличение надежности формирователя.The invention is aimed at increasing the energy of the generated pulses, increasing accuracy and expanding the range of regulation of their parameters, reducing the size, increasing the reliability of the driver.

Технический результат достигают за счет того, что преобразователь формирователя импульсов содержит один или несколько последовательно соединенных ВЧ-ключей, образующих секции высокочастотного столба (ВЧ-столба) с постоянной обратной проводимостью.The technical result is achieved due to the fact that the converter of the pulse shaper contains one or more series-connected high-frequency keys, forming sections of a high-frequency column (high-frequency column) with constant reverse conductivity.

Управление ВЧ-ключом (секциями ВЧ-столба) обеспечивают от гальванически изолированного импульсного модулятора через изоляторы логических сигналов посредством высокочастотных драйверов. Импульсный модулятор регулирует переключения ВЧ-ключа (секций ВЧ-столба) на высокой частоте и содержит, по меньшей мере, контур обратной связи по току в цепи технологической нагрузки с возможностью продолжения работы преобразователя в режиме короткого замыкания в цепи технологической нагрузки.Management of the RF key (sections of the RF column) is provided from a galvanically isolated pulse modulator through isolators of logical signals through high-frequency drivers. The pulse modulator controls the switching of the RF key (sections of the RF column) at a high frequency and contains at least a current feedback loop in the process load circuit with the possibility of continuing the operation of the converter in a short circuit mode in the process load circuit.

Параллельно ВЧ-ключу или каждой секции ВЧ-столба установлена защитная цепь со свойствами ограничителя напряжения таким образом, что обеспечивается ограничение напряжения на ВЧ-ключе (секциях ВЧ-столба) на уровне, который не превышает максимального напряжения, при котором ВЧ-ключ или секции ВЧ-столба сохраняют блокирующую способность.A protective circuit with the properties of a voltage limiter is installed in parallel with the HF key or each section of the HF column so that the voltage on the HF key (sections of the HF column) is limited to a level that does not exceed the maximum voltage at which the HF key or sections The HF pillar retains its blocking ability.

В цепи формируемого импульса тока установлен, как минимум, один низкочастотный ключ (НЧ-ключ) с контуром управления. НЧ-ключ сохраняет блокирующие свойства при напряжении, превышающем максимально допустимое напряжение заряда емкостного накопителя энергии.At least one low-frequency switch (low-frequency switch) with a control circuit is installed in the circuit of the generated current pulse. The low-frequency key retains blocking properties at a voltage exceeding the maximum allowable charge voltage of a capacitive energy storage device.

НЧ-ключ включают только на время фазы формирования тока и одновременно начинают высокочастотное переключение ВЧ-ключа (ВЧ-столба). При включении ВЧ-ключа (ВЧ-столба) ограничивают ток его включения посредством индуктивного накопителя энергии. При его выключении по мере спада тока разряда и роста напряжения на ВЧ-ключе (секциях ВЧ-столба) обеспечивают режим автоматического перехода выключаемого тока в защитную цепь. Отключают НЧ-ключ и прерывают действие нерегулируемого тока защитной цепи в технологической нагрузке после стационарного выключения ВЧ-ключа (ВЧ-столба) и завершения фазы формирования импульса.The low-frequency key is turned on only for the duration of the current generation phase and at the same time the high-frequency switching of the high-frequency key (high-frequency column) begins. When you turn on the RF key (RF column), the current of its inclusion is limited by means of an inductive energy storage device. When it is turned off, as the discharge current decreases and the voltage on the HF key (sections of the HF column) increases, the mode of automatic switching of the switched-off current into the protective circuit is provided. The LF key is turned off and the uncontrolled current of the protective circuit is interrupted in the process load after the HF key (HF column) is stationary turned off and the pulse formation phase is completed.

Формирование тока обеспечивают через мостовой переключатель полярности (мост) с четырьмя НЧ-ключами, образующими плечи моста. Между плечами моста установлена технологическая нагрузка.The current is generated through a bridge polarity switch (bridge) with four low-frequency switches forming the shoulders of the bridge. A technological load is installed between the shoulders of the bridge.

Мост выполнен на основе однооперационных триодных тиристоров (ОТТ). В цепи действия формируемого тока устанавливают дополнительный НЧ-ключ. Нерегулируемый ток отключают или резко уменьшают дополнительным НЧ-ключом.The bridge is based on single-operation triode thyristors (OTTs). An additional low-frequency switch is installed in the action circuit of the generated current. Unregulated current is disconnected or sharply reduced by an additional low-frequency switch.

Импульсный модулятор гальванически изолирован, кроме участка подключения его измерительных цепей к датчику тока.The pulse modulator is galvanically isolated, except for the connection area of its measuring circuits to the current sensor.

Для формирования импульсов используют: два или более преобразователей с НЧ-ключами; комбинированную мостовую схему, содержащую, как минимум, один преобразователь и НЧ-ключи; преобразователи с НЧ-ключами при разряде раздельных и/или общих емкостных накопителей энергии, одновременно или в разных фазах.To generate pulses using: two or more converters with low-frequency keys; a combined bridge circuit containing at least one converter and low-frequency keys; converters with low-frequency switches when discharging separate and / or common capacitive energy storage devices, simultaneously or in different phases.

Описание чертежейDescription of drawings

На фиг.1 изображена схема формирователя импульсов энергии.Figure 1 shows a diagram of a pulse shaper of energy.

На фиг.2 изображена схема трехфазного двухсекционного столба.Figure 2 shows a diagram of a three-phase two-section column.

На фиг.3 изображены импульсы тока разряда и тока обратного диода.Figure 3 shows the pulses of the discharge current and the current of the reverse diode.

На фиг.4 изображена схема формирователя импульсов энергии с мостом.Figure 4 shows a diagram of an energy pulse shaper with a bridge.

На фиг.5 изображена схема с двумя формирователями импульсов энергии.Figure 5 shows a diagram with two shapers of energy pulses.

На фиг.6 изображена схема с мостом на ОТТ и дополнительным НЧ-ключом.Figure 6 shows a diagram with a bridge on the OTT and an additional low-frequency key.

На фиг.7 изображен сформированный импульс с мощностью 40 кВт.Figure 7 shows the generated pulse with a power of 40 kW.

На фиг.8 приведены примеры распределения энергии.Fig. 8 shows examples of energy distribution.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Пример 1. В схеме фиг.1 формирователь импульсов энергии регулируемой формы содержит источник высокого напряжения 1 с максимальным напряжением Uc_макс, параллельно которому подключен емкостной накопитель энергии 2 с емкостью Сн. Преобразователь 3 (реализован по схеме понижающего импульсного преобразователя) содержит два последовательно включенных ВЧ-ключа 4 с постоянной обратной проводимостью. Положительный потенциал источника высокого напряжения 1 (точка A) подключен к положительному выводу первого ВЧ-ключа 4. К выводам каждого ВЧ-ключа 4 подключена защитная цепь со свойствами ограничителя напряжения 5. Отрицательный вывод второго ВЧ-ключа 4 подключен к точке соединения катода обратного диода 6 и первого вывода индуктивного накопителя энергии 7 (точка B) с индуктивностью Lн. Анод обратного диода 6 подключен к точке отрицательного потенциала источника высокого напряжения 1 (точка G). Между вторым выводом индуктивного накопителя энергии 7 (точка C) и верхним выводом внешней технологической нагрузки 9 (точка D) установлен низкочастотный ключ 8 (НЧ-ключ). Нижний вывод технологической нагрузки 9 (точка Е) подключен через датчик тока 10 к точке отрицательного потенциала источника высокого напряжения 1 (точка G). К управляющим входам ВЧ-ключей 4 подключены ВЧ-драйверы 11, работающие под управлением логических сигналов импульсного модулятора 12 (драйверы формируют траектории переключения ВЧ-ключей). Изоляторы сигналов управления 13 изолируют потенциалы ВЧ-драйверов 11 и импульсного модулятора 12, обеспечивая прохождение логических сигналов с минимальной задержкой.Example 1. In the circuit of FIG. 1, an adjustable-form energy pulse generator comprises a high voltage source 1 with a maximum voltage Uc_max, in parallel with which a capacitive energy storage device 2 with a capacitance Sn is connected. Converter 3 (implemented according to the step-down pulse converter circuit) contains two series-connected RF switches 4 with constant reverse conductivity. The positive potential of the high voltage source 1 (point A) is connected to the positive terminal of the first RF key 4. A protective circuit with the properties of a voltage limiter 5 is connected to the terminals of each RF key 4. The negative terminal of the second RF key 4 is connected to the junction point of the reverse diode 6 and the first output of the inductive energy storage device 7 (point B) with inductance Lн. The anode of the reverse diode 6 is connected to the negative potential point of the high voltage source 1 (point G). Between the second terminal of the inductive energy storage device 7 (point C) and the upper terminal of the external process load 9 (point D), a low-frequency switch 8 (low-frequency switch) is installed. The lower terminal of the process load 9 (point E) is connected via a current sensor 10 to the negative potential point of high voltage source 1 (point G). To the control inputs of the RF keys 4 are connected RF drivers 11 operating under the control of the logical signals of the pulse modulator 12 (the drivers form the switching paths of the RF keys). The isolators of the control signals 13 isolate the potentials of the RF drivers 11 and the pulse modulator 12, ensuring the passage of logical signals with a minimum delay.

К импульсному модулятору 12 подключен формирователь опорного сигнала 14, который содержит задатчик формы опорного сигнала и задатчик масштаба опорного сигнала (на фиг.1 не показаны). Импульсный модулятор 12 содержит формирователь сигнала рассогласования, формирователь частоты и длительности импульсов управления ВЧ-ключами 4 (на фиг.1 не показаны). Импульсный модулятор 12 обеспечивает режим управления методами широтно-импульсной модуляции или частотно-импульсной модуляции. При формировании импульсов управления импульсным модулятором 12 возможен учет и иных параметров технологического процесса. Дополнительные контуры обратной связи и цепи контроллера для упрощения схемы на фиг.1 не показаны. Емкостной накопитель энергии 2 реализован в виде конденсаторной батареи. Индуктивный накопитель энергии 7 реализован в виде линейного дросселя. Линейный дроссель 7 сглаживает пульсации тока за счет накопления энергии, поддерживает ток в периоды его прерывания и является одновременно элементом низкочастотного RL-фильтра с индуктивностью, например, от 1 до 10 мГн и активным сопротивлением линейного дросселя до 5 Ом.The reference signal driver 14 is connected to the pulse modulator 12, which comprises a reference waveform adjuster and a reference signal scale adjuster (not shown in FIG. 1). The pulse modulator 12 contains a driver of the mismatch signal, a driver of the frequency and duration of the pulse control RF switches 4 (not shown in figure 1). Pulse modulator 12 provides a control mode by methods of pulse width modulation or pulse frequency modulation. When forming control pulses of the pulse modulator 12, it is possible to take into account other parameters of the process. Additional feedback loops and controller circuits are not shown in FIG. 1 to simplify the circuit. Capacitive energy storage 2 is implemented as a capacitor bank. Inductive energy storage 7 is implemented as a linear choke. Line choke 7 smoothes current ripples due to energy storage, maintains current during periods of interruption and is simultaneously an element of the low-frequency RL filter with inductance, for example, from 1 to 10 mH and active resistance of the line choke to 5 Ohms.

НЧ-ключ 8 обеспечивает прекращение действия тока в технологической нагрузке 9 и реализуется на приборах, способных коммутировать максимальное напряжение заряда Uc_макс, причем Uблок_нч>Uc_макс, где Uблок_нч - напряжение, при котором НЧ-ключ 8 сохраняет блокирующую способность.The low-frequency switch 8 provides the termination of the current in the technological load 9 and is implemented on devices capable of switching the maximum charge voltage Uc_max, with Ublock_nch> Uc_max, where Ublock_nch is the voltage at which the low-frequency switch 8 retains its blocking ability.

Обратный диод 6 должен иметь малое время обратного восстановления, а его блокирующая способность должна сохраняться при напряжении, превышающем Uc_макс.Reverse diode 6 must have a short reverse recovery time, and its blocking ability must be maintained at a voltage exceeding Uc_max.

Для увеличения предельной частоты переключения в преобразователе 3 (см. фиг.1) ВЧ-ключи 4 допускают реализацию в параллельном включении. На фиг.2 показан пример соединения ВЧ-ключей 4 в трехфазный высокочастотный столб, содержащий две секции. Последовательно включенные ВЧ-ключи 4 переключаются синхронно. Параллельно включенные ВЧ-ключи 4 переключаются в разных фазах.To increase the limit switching frequency in the converter 3 (see Fig. 1), the RF switches 4 can be implemented in parallel. Figure 2 shows an example of the connection of the RF keys 4 in a three-phase high-frequency pole containing two sections. Serially connected RF keys 4 are switched synchronously. In parallel, the included RF keys 4 are switched in different phases.

В качестве ВЧ-ключей 4 используют биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗ), мощные полевые транзисторы или другие полностью управляемые полупроводниковые ключи. Блокирующая способность ВЧ-ключей 4 определяется максимально допустимым напряжением Uблок_вч.As the RF keys 4, bipolar insulated gate transistors (IGBTs), high-power field effect transistors, or other fully controllable semiconductor switches are used. The blocking ability of the RF keys 4 is determined by the maximum allowable voltage Ublock_vch.

При работе ВЧ-ключей 4 на высокой частоте формируются мощные выбросы перенапряжения с крутыми фронтами, ограничивающие использование ВЧ-ключей на высоком напряжении. При возникновении импульса перенапряжения защитная цепь 5 резко уменьшает свое динамическое сопротивление Rd=f(Uогр) и шунтирует ВЧ-ключ 4, рассеивая поглощенную энергию в виде тепла, ограничивая напряжение на уровнеWhen the RF keys 4 are operated at a high frequency, powerful overvoltage surges with steep edges are generated, limiting the use of RF keys at high voltage. When an overvoltage pulse occurs, the protective circuit 5 sharply decreases its dynamic resistance Rd = f (Uogr) and shunts the RF key 4, dissipating the absorbed energy in the form of heat, limiting the voltage to

Uогр≤Uблок_вч,Uogr≤Uvch_vch block,

где Uогр - напряжение ограничения при токе разряда Iразр_огр через защитную цепь.where Uogr is the limiting voltage at the discharge current Irazr_ogr through the protective circuit.

В качестве ограничителя напряжения для защитной цепи 5 используют диодные ограничители напряжения, варисторы или комбинацию цепей, работающих на различных физических эффектах. Комбинация защитных цепей обеспечивает заданное напряжение ограничения, максимальный ток ограничения, максимальную энергию, время срабатывания, проходную емкость. Известные технические решения позволяют обеспечить защиту ВЧ-ключей 4 в схеме фиг.1, но с недостаточным использованием ВЧ-ключей по напряжению. Ограничители напряжения с резким переходом от состояния блокирования тока к состоянию низкого динамического сопротивления Rd=f(Uогр) пока не созданы, а и их применение в схеме фиг.1 не решило бы проблемы выделения огромной активной пиковой мощности при высокочастотных переключениях ВЧ-ключа на предельных напряжениях. Особенность применения защитной цепи 5 в схеме фиг.1 заключается в том, что она срабатывает на участках низкого динамического сопротивления при приложении к ВЧ-ключам 4 относительно низкого напряжения. Между максимальным напряжением Uc_макс, напряжением Uблок_вч_i секции ВЧ-столба, напряжением ограничения Uогр_i секции защитной цепи 5 выполняют соотношения:As a voltage limiter for the protective circuit 5, diode voltage limiters, varistors, or a combination of circuits operating on various physical effects are used. The combination of protective circuits provides the specified limiting voltage, maximum limiting current, maximum energy, response time, through-flow capacitance. Known technical solutions can protect the RF keys 4 in the circuit of figure 1, but with insufficient use of RF keys on voltage. Voltage limiters with a sharp transition from the current blocking state to the state of low dynamic resistance Rd = f (Uogr) have not yet been created, and their use in the circuit of Fig. 1 would not solve the problem of allocating huge active peak power during high-frequency switching of the RF key at the limit voltages. A feature of the use of the protective circuit 5 in the circuit of FIG. 1 is that it operates in areas of low dynamic resistance when a relatively low voltage is applied to the RF switches 4. Between the maximum voltage Uc_max, the voltage Ublock_hf_i of the HF column section, the limiting voltage Uog_i of the section of the protective circuit 5, the relations:

Figure 00000001
Figure 00000001

иand

Figure 00000002
Figure 00000002

где n - число секций ВЧ-столба.where n is the number of sections of the HF column.

Значение коэффициента kзап может составлять от 1 до 1,2. Допускают напряжение заряда емкостного накопителя, превышающего максимально допустимое напряжение ВЧ-ключа (ВЧ-столба), то есть при kзап<1, но при условии, что защитная цепь 5 строго обеспечивает для каждой секции ВЧ-столба соотношение Uогр≤Uблок_вч.The value of the coefficient kzap can be from 1 to 1.2. The charge voltage of the capacitive storage device is allowed to exceed the maximum permissible voltage of the RF key (RF column), i.e., when kap <1, but provided that the protective circuit 5 strictly provides for each section of the RF column the ratio Uogr≤Ublock_vch.

При замыкании точек C и F (фиг.1) ток Iразр_огр протекает через защитную цепь 5 при заряде емкостного накопителя энергии 2 и выделении нежелательной тепловой энергии в защитной цепи 5, способной ее повредить. Чтобы избежать нежелательного тока разряда, предусматривается, что НЧ-ключ 8 включается только в фазе формирования регулируемого импульса тока.When the points C and F are closed (Fig. 1), the current Irazr_gr flows through the protective circuit 5 when the capacitive energy storage device 2 is charged and unwanted thermal energy is released in the protective circuit 5, which can damage it. To avoid undesirable discharge current, it is provided that the low-frequency switch 8 is turned on only in the phase of formation of the adjustable current pulse.

С началом разряда энергии при высоком напряжении заряда емкостного накопителя энергии 2 обеспечивают режим пассивного высокочастотного переключения ВЧ-ключей 4. Рост их тока включения ограничен последовательно включенным линейным дросселем 7. При их выключении защитная цепь 5 принимает часть прерываемого тока разряда Iразр_вч. Другими словами, режим пассивного переключения ВЧ-ключей 4 обеспечивает снижение доли изменения энергии в коммутируемом контуре при фазах включения и выключения ВЧ-ключей. Потери переключения в ВЧ-ключах 4 уменьшаются при их включении или выключении при действии тока защитной цепи 5. Например, в ситуации, когда защитная цепь 5 обеспечивает протекание непрерывного тока разряда, по меньшей мере, при низком сопротивлении технологической нагрузки и максимальном напряжении заряда Uc_макс емкостного накопителя энергии 2. На фиг.3 приведены импульсы тока Iразр_вч через ВЧ-ключ 4 и Iразр_огр через защитную цепь 5 и импульсы тока Iобр через обратный диод 6 (при Uc=2200 В и коротком замыкании между точками D и E). При увеличении напряжения Uc растет ток Iразр_огр через защитную цепь 5 и существенно уменьшается число переключений ВЧ-ключа 4 с генерацией тепловой энергии в защитной цепи 5. Защитная цепь 5 выполняет динамическое симметрирование напряжения на ВЧ-ключах 4 при несинхронном переключении последовательно включенных ВЧ-ключей 4. Максимальная мощность защитной цепи 5 не должна превышаться при коротком замыкании между точками D и E.With the beginning of the discharge of energy at a high charge voltage of the capacitive energy storage device 2, a passive high-frequency switching mode of the RF switches 4 is provided. The growth of their switching current is limited by a series choke 7. When turned off, the protective circuit 5 receives part of the interrupted discharge current Iraz_vch. In other words, the passive switching mode of the RF keys 4 provides a reduction in the share of energy change in the switched circuit during the on and off phases of the RF keys. Switching losses in RF switches 4 are reduced when they are turned on or off under the action of the current of the protective circuit 5. For example, in a situation where the protective circuit 5 provides a continuous discharge current, at least with a low process load resistance and a maximum charge voltage Uc_max capacitive energy storage 2. Figure 3 shows the current pulses Isr_hv through the RF key 4 and Isr_gr through the protective circuit 5 and the current pulses Iobr through the return diode 6 (at Uc = 2200 V and a short circuit between points D and E). When the voltage Uc increases, the current Iraz_ogr increases through the protective circuit 5 and the number of switching of the RF key 4 with the generation of thermal energy in the protective circuit 5 decreases significantly. The protective circuit 5 dynamically balances the voltage on the RF keys 4 during non-synchronous switching of the series-connected RF keys 4 The maximum power of the protective circuit 5 must not be exceeded in case of a short circuit between points D and E.

Использование обратной связи по току способно обеспечить безопасную работу ВЧ-ключа 4 и НЧ-ключа 8 при коротком замыкании в цепи формируемого тока и уменьшить число переключений ВЧ-ключа 4 при действии тока защитной цепи 5. Для этого время задержки выключения tзад ВЧ-ключа 4 при превышении задаваемого импульсным модулятором желаемого значения тока устанавливают:The use of current feedback is able to ensure the safe operation of the RF key 4 and the RF key 8 during a short circuit in the generated current circuit and reduce the number of switching of the RF key 4 under the action of the protective circuit current 5. For this, the turn-off delay time t back of the RF key 4 when the desired current value specified by the pulse modulator is exceeded, set:

Figure 00000003
Figure 00000003

где Rx=Uc_макс/Iразр_макс - характеристическое сопротивление;where Rx = Uc_max / Irazr_max - characteristic resistance;

Iразр_макс - максимально допустимый ток разряда.Irazr_max - maximum permissible discharge current.

При этом избыточная энергия накопителя энергии преобразуется в тепловую энергию, которую генерирует и рассеивает защитная цепь.In this case, the excess energy of the energy storage is converted into thermal energy, which is generated and dissipated by the protective circuit.

Импульсный модулятор 12 гальванически изолируют от цепей формирователя, кроме участка подключения к датчику тока, что позволяет не применять оптоэлектронные изоляторы аналоговых сигналов и уменьшить время задержки tзад управления ВЧ-ключом.The pulse modulator 12 is galvanically isolated from the shaper circuits, except for the connection to the current sensor, which eliminates the need for optoelectronic isolators of analog signals and reduces the delay time t-control of the RF key.

Формируемое распределение энергии в импульсе может быть как предопределенным, так и адаптируемым к технологической нагрузке. Для формирования импульса в технологической нагрузке 9 предварительно заряжают от источника высокого напряжения 1 емкостной накопитель 2 до напряжения Uc. Заниженное напряжение на емкостном накопителе энергии 2 не позволяет получить требуемое распределение энергии в формируемом импульсе. В этой ситуации импульсный модулятор 12 управляет ВЧ-ключом 4 с минимальной скважностью импульсов управления. Перед формированием импульса желательно измерить сопротивление технологической нагрузки 9 для определения оптимального напряжения заряда емкостного накопителя энергии 2. Включают импульсный модулятор 12 и НЧ-ключ 8. Формируют опорный сигнал в формирователе 14 аналоговым и/или цифровым способом. При этом начинают отсчет длительности формируемого импульса, а импульсный модулятор 12 обеспечивает регулирование времени открытого и/или закрытого состояния ВЧ-ключа 4 в контуре обратной связи по току. После завершения отсчета длительности отключают импульсный модулятор 12. Переключения ВЧ-ключа 4 прерывают. НЧ-ключом 8 разрывают цепь нерегулируемого тока. НЧ-ключ 8 устанавливают в стационарно закрытое состояние.The generated energy distribution in the pulse can be either predetermined or adaptable to the technological load. To form a pulse in the process load 9, the capacitive storage 2 is pre-charged from the high voltage source 1 to the voltage Uc. Undervoltage on the capacitive energy storage 2 does not allow to obtain the required energy distribution in the generated pulse. In this situation, the pulse modulator 12 controls the RF key 4 with a minimum duty cycle of the control pulses. Before generating a pulse, it is desirable to measure the resistance of the process load 9 to determine the optimal charge voltage of the capacitive energy storage 2. Turn on the pulse modulator 12 and the low-frequency switch 8. Form the reference signal in the former 14 in an analog and / or digital manner. At the same time, the duration of the generated pulse begins to be counted, and the pulse modulator 12 provides control of the time of the open and / or closed state of the RF key 4 in the current feedback loop. After completion of the countdown, the pulse modulator 12 is turned off. The switching of the RF key 4 is interrupted. LF-key 8 break the unregulated current circuit. LF key 8 is set to a stationary closed state.

Пример 2. На фиг.4 приведен пример функциональной схемы формирователя биполярных импульсов с регулируемой формой. Между точками C и F установлены верхний (Z) и нижний (S) выводы моста 15. Четыре НЧ-ключа 8 образуют плечи моста 15. Между плечами моста 15 (точки X и Y) установлена технологическая нагрузка 9. При переключении НЧ-ключей 8 обеспечивают: изменение направление тока формируемого импульса; разрыв цепи тока; шунтирование технологической нагрузки 9 плечами моста 15. Параллельно технологической нагрузке 9 в точках X и Y установлен конденсатор 16 НЧ-фильтра.Example 2. Figure 4 shows an example of a functional diagram of a bipolar pulse shaper with an adjustable shape. Between points C and F, the upper (Z) and lower (S) terminals of the bridge 15 are installed. Four low-frequency keys 8 form the shoulders of the bridge 15. Between the shoulders of the bridge 15 (points X and Y) the technological load is set 9. When switching the low-frequency keys 8 provide: a change in the current direction of the generated pulse; open circuit; shunting the technological load with 9 shoulders of the bridge 15. In parallel with the technological load 9 at the points X and Y, a low-pass filter capacitor 16 is installed.

Пример 3. Возможно воплощение изобретения в схемах, содержащих несколько формирователей импульсов. В схеме фиг.5 используют раздельные формирователи положительной и отрицательной полярности с работой в разных фазах, что дает возможность формирования биполярного регулируемого импульса. Смену направления тока на технологической нагрузке 9 обеспечивают при соответствующем переключении с одного преобразователя 3 и НЧ-ключа 8 на другой преобразователь 3 и НЧ-ключ 8.Example 3. Perhaps the embodiment of the invention in circuits containing several pulse shapers. In the circuit of Fig. 5, separate shapers of positive and negative polarity are used with operation in different phases, which makes it possible to form a bipolar controlled pulse. A change in the direction of the current at the process load 9 is provided with a corresponding switch from one converter 3 and the low-frequency switch 8 to another converter 3 and the low-frequency switch 8.

Пример 4. На фиг.6 приведен пример схемы формирователя биполярных импульсов регулируемой формы с мостом 15, содержащим НЧ-ключи 8 на основе ОТТ, и дополнительным низкочастотным ключом 17 с постоянной обратной проводимостью. НЧ-ключ 17 установлен между линейным дросселем 7 (в точке С) и верхней точкой тиристорного моста 15 (в точке Z). ВЧ-ключи 4 включают при предварительном включении НЧ-ключа 17. Отключают НЧ-ключ 17 после выключения ВЧ-ключей 4. Параллельно НЧ-ключу 17 установлена защитная цепь 5. Между точками F и G установлен датчик тока 10. Между точками F и Z установлен датчик напряжения 18.Example 4. Figure 6 shows an example of a controlled-shape bipolar pulse shaper circuit with a bridge 15 containing low-frequency keys 8 based on OTT and an additional low-frequency key 17 with constant reverse conductivity. The low-frequency switch 17 is installed between the linear inductor 7 (at point C) and the upper point of the thyristor bridge 15 (at point Z). The RF keys 4 are turned on when the LF-key 17 is turned on first. The LF-key 17 is turned off after the HF-keys are turned off 4. A protective circuit 5 is installed in parallel with the LF-key 5. A current sensor 10 is installed between points F and G 10. Between points F and Z voltage sensor 18 is installed.

В устройство управления 19 поступает информация о напряжении заряда емкостного накопителя 2 с датчика тока 10 и с датчика напряжения 18. Устройство управления 19 обеспечивает регулировку заряда емкостного накопителя энергии 2 и управляет работой ВЧ-ключей 4, НЧ-ключом 17, НЧ-ключами 8. На фиг.7 изображен импульс разряда емкостного накопителя энергии 2 с импульсной мощностью 40 кВт.The control device 19 receives information about the charge voltage of the capacitive storage 2 from the current sensor 10 and from the voltage sensor 18. The control device 19 provides the charge adjustment of the capacitive energy storage 2 and controls the operation of the RF keys 4, the LF key 17, the LF keys 8. Figure 7 shows the discharge pulse of a capacitive energy storage device 2 with a pulse power of 40 kW.

Для формирования импульса энергии регулируемой формы, например положительной полярности, включают НЧ-ключ 17, далее включают ВЧ-ключи 4 и НЧ-ключи 8 (ОТТ VS1 и VS4). Для завершения формирования импульса переводят ВЧ-ключи 4 в стационарно закрытое состояние и закрывают НЧ-ключ 17. При этом цепь тока разряда Iразр обрывается. Энергия, накопленная в линейном дросселе 7, вызывает протекание тока отрицательного направления через диоды ВЧ-ключей 4, емкостной накопитель энергии 2 и запираемые ОТТ VS1 и VS4, замыкая цепь через диод НЧ-ключа 17.To generate a pulse of energy of an adjustable shape, for example, positive polarity, turn on the low-frequency key 17, then turn on the high-frequency keys 4 and low-frequency keys 8 (OTT VS1 and VS4). To complete the pulse formation, the HF keys 4 are transferred to a stationary closed state and the LF key 17 is closed. In this case, the discharge current circuit Ires breaks. The energy stored in the linear inductor 7 causes a negative current to flow through the diodes of the RF keys 4, the capacitive energy storage 2 and the lock-out OTT VS1 and VS4, closing the circuit through the diode of the low-frequency switch 17.

Пример 5. При расчете основных элементов преобразователя 3 (схемы фиг.1, фиг.4, фиг.5, фиг.6 или другие воплощения изобретения) учитывают формы желаемого распределения энергии.Example 5. When calculating the basic elements of the transducer 3 (circuit of FIG. 1, FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6 or other embodiments of the invention), the forms of the desired energy distribution are taken into account.

На фиг.8 приведены примеры распределения энергии в импульсах регулируемой формы, которые возможно реализовать с помощью изобретения.On Fig shows examples of the distribution of energy in pulses of an adjustable shape, which can be implemented using the invention.

Фигура 20 - нарастание энергии с некоторого начального уровня с участками нулевой энергии.Figure 20 - increase in energy from a certain initial level with areas of zero energy.

Фигура 21 - равномерное распределение энергии.Figure 21 - uniform distribution of energy.

Фигура 22 - распределение энергии с заданной скоростью нарастания.Figure 22 - energy distribution with a given slew rate.

Фигура 23 - последовательность импульсов нарастающей амплитуды синусоидальной формы.Figure 23 is a sequence of pulses of increasing amplitude of a sinusoidal shape.

Фигура 24 - нарастание энергии до заданного уровня, ее стабилизация на этом уровне в течение заданного времени и переход на другой уровень стабилизации.Figure 24 - the growth of energy to a given level, its stabilization at this level for a given time and the transition to another level of stabilization.

Авторами изготовлены рабочие макеты формирователей импульсов дефибриллятора по схеме фиг.6. Получены следующие результаты:The authors made the working models of the pulse shapers of the defibrillator according to the scheme of Fig.6. The following results were obtained:

- формирование импульсов по форме опорного сигнала с плавным нарастанием тока до уровня 20 А на нагрузке 100 Ом (см. фиг.7);- the formation of pulses in the form of a reference signal with a smooth increase in current to a level of 20 A at a load of 100 Ohms (see Fig.7);

- проверена возможность реализации повторяющихся режимов короткого замыкания при максимальном напряжении 2400 В;- tested the possibility of implementing repetitive short circuit modes with a maximum voltage of 2400 V;

- достигнута стабилизация формируемого тока в диапазоне от 0,5 А до 30 А;- achieved stabilization of the generated current in the range from 0.5 A to 30 A;

- время установления стабилизации тока после скачкообразного уменьшения сопротивления нагрузки от 100 до 50 Ом составило не более 20 мкс;- the time to establish current stabilization after an abrupt decrease in load resistance from 100 to 50 Ohms was not more than 20 μs;

- максимальная погрешность задания энергии 260 Дж в технологической нагрузке при формировании биполярных импульсов на нагрузке 50 Ом при напряжении на емкостном накопителе энергии 2000 - 2400 В составила не более ±4% при проведении более 10000 разрядов.- the maximum error of setting the energy of 260 J in the technological load when bipolar pulses are generated at a load of 50 Ohms at a voltage on a capacitive energy storage device of 2000 - 2400 V was not more than ± 4% when carrying out more than 10,000 discharges.

Технический результат достигают за счет того, что обеспечивают возможность разряда энергии при высоких допустимых напряжениях высокочастотного ключа или высоковольтного столба на его основе. Такую возможность обеспечивают установкой защитной цепи со свойствами ограничителя напряжения в специальном режиме применения, введением низкочастотного ключа и быстродействующим режимом стабилизации тока формирователя импульсов. С ростом максимально допустимого напряжения заряда емкостного накопителя энергии появляется возможность увеличить энергию регулируемых импульсов, диапазон регулирования параметров импульса и/или снизить габариты емкостного накопителя энергии. Возможность увеличения рабочей частоты ВЧ-ключа при высоких напряжениях способствует точности задания формы регулируемого импульса. Излишне высокое напряжение заряда накопителя энергии приводит к быстрому преобразованию избыточной энергии в тепловую энергию, выделяемую в защитной цепи. При этом снижаются динамические потери при каждом переключении ВЧ-ключа и частота его переключений на критическом участке разряда. Энергия импульса может нарастать, спадать в один или несколько этапов, изменять направление, колебаться относительно заданных уровней не зависимо от изменения сопротивления нагрузки. Формируемое распределение энергии в импульсе может быть предопределенным или адаптируемым к технологической нагрузке.The technical result is achieved due to the fact that they provide the ability to discharge energy at high permissible voltages of the high-frequency switch or high-voltage column based on it. This opportunity is provided by installing a protective circuit with the properties of a voltage limiter in a special application mode, the introduction of a low-frequency switch and a high-speed mode of stabilization of the current of the pulse shaper. With an increase in the maximum allowable charge voltage of the capacitive energy storage device, it becomes possible to increase the energy of the regulated pulses, the range of regulation of the pulse parameters and / or reduce the dimensions of the capacitive energy storage. The ability to increase the working frequency of the RF key at high voltages contributes to the accuracy of setting the shape of the adjustable pulse. An excessively high charge voltage of the energy storage device leads to the rapid conversion of excess energy into thermal energy released in the protective circuit. At the same time, dynamic losses are reduced at each switching of the RF key and the frequency of its switching at the critical section of the discharge. The pulse energy can increase, decrease in one or several stages, change direction, fluctuate relative to predetermined levels regardless of changes in load resistance. The generated energy distribution in the pulse can be predetermined or adaptable to the technological load.

Таким образом, цель - увеличение энергии импульсов, повышение точности и расширение диапазона регулирования параметров, уменьшение габаритов, а также увеличение надежности - достигнута.Thus, the goal - increasing the energy of pulses, increasing accuracy and expanding the range of regulation of parameters, reducing dimensions, as well as increasing reliability - has been achieved.

Claims (6)

1. Формирователь импульсов энергии регулируемой формы для воздействия на технологическую нагрузку, содержащий, по меньшей мере, один емкостной накопитель энергии и один преобразователь на основе индуктивного накопителя энергии и ключа, при этом ключ пропускает или блокирует ток разряда емкостного накопителя энергии с высокой частотой переключений с управлением от импульсного модулятора, отличающийся тем, что преобразователь содержит один или несколько последовательно соединенных ключей с постоянной обратной проводимостью (ВЧ-ключей), образующих секции высокочастотного столба (ВЧ-столба), параллельно ВЧ-ключу (каждой секции ВЧ-столба) подключена защитная цепь, ограничивающая напряжение на ВЧ-ключе (на каждой секции ВЧ-столба), защитная цепь обладает соответствующим образом подобранными параметрами и пропускает ток разряда емкостного накопителя энергии, проявляя ограничительные свойства, при напряжении, которое не превышает максимального напряжения заряда емкостного накопителя энергии, и при котором ВЧ-ключ или секции ВЧ-столба сохраняют блокирующую способность, а в цепи действия тока технологической нагрузки установлен, по меньшей мере, один ключ, способный блокировать ток разряда емкостного накопителя энергии на низкой частоте.1. Shaped energy pulse generator for influencing the technological load, comprising at least one capacitive energy storage device and one converter based on an inductive energy storage device and a key, the key passing or blocking the discharge current of a capacitive energy storage device with a high switching frequency with control from a pulse modulator, characterized in that the converter contains one or more series-connected keys with constant reverse conductivity (RF keys ), forming sections of the high-frequency column (HF column), a protective circuit is connected parallel to the HF key (each section of the HF column), which limits the voltage on the HF key (on each section of the HF column), the protective circuit has appropriately selected parameters and passes the discharge current of the capacitive energy storage device, exhibiting restrictive properties, at a voltage that does not exceed the maximum charge voltage of the capacitive energy storage device, and at which the RF key or sections of the RF column retain their blocking ability, and at least one switch is installed in the action circuit of the process load current, capable of blocking the discharge current of a capacitive energy storage device at a low frequency. 2. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что в цепях импульсного модулятора применяется, как минимум, контур обратной связи по току технологической нагрузки, который регулируется по текущему уровню опорного сигнала.2. The shaper according to claim 1, characterized in that at least the feedback loop for the current of the process load, which is regulated by the current level of the reference signal, is used in the circuits of the pulse modulator. 3. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что в цепи формируемых импульсов энергии установлен, по меньшей мере, один мостовой переключатель полярности тока в технологической нагрузке, содержащий ключи, способные блокировать ток разряда емкостного накопителя энергии.3. The shaper according to claim 1, characterized in that at least one bridge polarity current switch in the process load is installed in the circuit of the generated energy pulses, containing keys capable of blocking the discharge current of the capacitive energy storage. 4. Формирователь по п.3, отличающийся тем, что мостовой переключатель полярности тока в технологической нагрузке выполнен на основе однооперационных триодных тиристоров (ОТТ).4. The shaper according to claim 3, characterized in that the bridge current polarity switch in the process load is based on single-operation triode thyristors (OTTs). 5. Формирователь по п.1 или 3, отличающийся тем, что он содержит комбинированную мостовую схему переключения полярности, использующую в составе моста, по меньшей мере, один ВЧ-ключ, переключающийся на высокой частоте.5. The shaper according to claim 1 or 3, characterized in that it comprises a combined bridge circuit for switching polarity, using at least one RF switch switching at high frequency as part of the bridge. 6. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что он образован преобразователями с НЧ-ключами, которые разряжают разделенные и/или электрически связанные емкостные накопители энергии, одновременно или в разных фазах. 6. The shaper according to claim 1, characterized in that it is formed by converters with low-frequency keys, which discharge separated and / or electrically connected capacitive energy storage devices, simultaneously or in different phases.
RU2009130331/09A 2009-08-06 2009-08-06 Shaper of energy pulses with controlled shape RU2398347C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009130331/09A RU2398347C1 (en) 2009-08-06 2009-08-06 Shaper of energy pulses with controlled shape

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009130331/09A RU2398347C1 (en) 2009-08-06 2009-08-06 Shaper of energy pulses with controlled shape

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2398347C1 true RU2398347C1 (en) 2010-08-27

Family

ID=42798909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009130331/09A RU2398347C1 (en) 2009-08-06 2009-08-06 Shaper of energy pulses with controlled shape

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2398347C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2494527C2 (en) * 2011-11-15 2013-09-27 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method to generate high-frequency signals and device for its realisation
RU2497274C1 (en) * 2012-02-28 2013-10-27 Евгений Эдуардович Горохов-Мирошников Shaper of energy pulses using metal oxide voltage-variable resistors
RU2510774C1 (en) * 2012-10-04 2014-04-10 Евгений Эдуардович Горохов-Мирошников High-voltage switch with dynamic limitation of energy
RU2595614C1 (en) * 2015-07-23 2016-08-27 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова" (ФГБНУ "ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова") Variable amplitude pulse generator
RU2647700C1 (en) * 2017-03-09 2018-03-16 Акционерное общество "Московский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский радиотехнический институт" (АО "МНИРТИ") Variable amplitude pulse generator

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2494527C2 (en) * 2011-11-15 2013-09-27 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method to generate high-frequency signals and device for its realisation
RU2497274C1 (en) * 2012-02-28 2013-10-27 Евгений Эдуардович Горохов-Мирошников Shaper of energy pulses using metal oxide voltage-variable resistors
RU2510774C1 (en) * 2012-10-04 2014-04-10 Евгений Эдуардович Горохов-Мирошников High-voltage switch with dynamic limitation of energy
RU2595614C1 (en) * 2015-07-23 2016-08-27 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова" (ФГБНУ "ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова") Variable amplitude pulse generator
RU2647700C1 (en) * 2017-03-09 2018-03-16 Акционерное общество "Московский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский радиотехнический институт" (АО "МНИРТИ") Variable amplitude pulse generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10224920B2 (en) Soft shutdown modular circuitry for power semiconductor switches
US20200043702A1 (en) High voltage resistive output stage circuit
US9774246B2 (en) Three-phase current source rectifier for power supplies
RU2398347C1 (en) Shaper of energy pulses with controlled shape
US9479079B2 (en) Control method for inverter device, and inverter device
Rezanejad et al. Modular switched capacitor voltage multiplier topology for pulsed power supply
CN103105554A (en) Test circuit and method of two-electrical-level converter switching performance based on double pulses
CN112640280B (en) Multiphase multistage converter with control device and passive frequency filter and method for controlling multiphase multistage device converter
CN113396540B (en) Switching device for switching off a current path
Lee et al. Voltage balancing control with active gate driver for series connected SiC MOSFETs
US11437927B2 (en) Voltage source converter generating a pulse train using two voltage levels
Voss et al. Control techniques of the auxiliary-resonant commutated pole in the dual-active bridge
US20180367134A1 (en) Voltage balancing of voltage source converters
US9503082B2 (en) Current switching device with IGCT
Yu et al. A novel boost Marx pulse generator based on single-driver series-connected SiC MOSFETs
Sack et al. Design of a semiconductor-based bipolar Marx generator
US20140111284A1 (en) Compensation schemes for the voltage droop of solid-state marx modulators
Yue et al. A Review of Voltage Sharing Control Methods for Series-connected IGBTs for Applications in Pulsed Power Generation
Li et al. Optimal algorithm design based on a digitalized active voltage gate driver for IGBT turn-on transition
Baek et al. High voltage pulse generator using boost converter array
Huisman et al. Optimal trajectory control of a CLCC resonant power converter
US6359420B1 (en) Circuit for coupling energy to a pulse forming network or capacitor
Ding et al. Magnetic-Coupled and Low-Cost Gate Driver for Series-Connected SiC MOSFETs
CN108429547A (en) A kind of device generating negative high voltage pulse
Zajc et al. Expanding the power pulse duration range for electroporation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180807