RU2477918C1

RU2477918C1 - Voltage impulse generator

Info

Publication number: RU2477918C1
Application number: RU2012107734/08A
Authority: RU
Inventors: Сергей Геннадьевич Конесев; Регина Тагировна Хазиева; Марат Радусович Садиков; Роман Вячеславович Кириллов; Андрей Валерьевич Мухаметшин
Original assignee: Сергей Геннадьевич Конесев
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-03-20

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: voltage impulse generator contains a power-supply source, a single design-engineering component consisting of several magnetically connected sections; each of them contains the first and the second conducting linings wound into a spiral and separated with a dielectric material, commutators, the commutators control system; the first linings of each section are connected in series; the second linings of each section are connected in parallel; the commutators are linked between the end of the first conducting lining and the beginning of the second conducting lining of each section of the single design-engineering component, the first output of the power-supply source is connected to the beginning of the first conducting lining of the first section, the second output of the power-supply source is connected to the outputs of the second conducting linings of each section.

EFFECT: device integration degree enhancement and functional possibilities extension.

1 dwg

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах зажигания, светотехнике, квантовой электронике, в электрофизических установках с высоковольтными емкостными накопителями энергии.The invention relates to a pulse technique and can be used in ignition systems, lighting engineering, quantum electronics, in electrophysical installations with high-voltage capacitive energy storage devices.

Известно устройство для зажигания газоразрядной лампы, содержащее источник питания, единый конструкторско-технологический компонент, состоящий из первой и второй проводящих обкладок, свернутых в спираль и разделенных диэлектриком, высоковольтную обмотку, выполняющую роль вторичной обмотки автотрансформатора, коммутатор, включенный между противоположными концами обкладок единого конструкторско-технологического компонента, систему управления коммутатором [Устройство для зажигания газоразрядной лампы. Авторское свидетельство СССР на изобретение №1683187 от 07.10.1991. МПК H05B 41/30].A device for igniting a gas discharge lamp containing a power source, a single design and technological component, consisting of the first and second conductive plates, coiled into a spiral and separated by a dielectric, a high voltage winding that acts as a secondary winding of an autotransformer, a switch connected between the opposite ends of the plates of a single design -technological component, switch control system [Device for igniting a gas discharge lamp. USSR copyright certificate for the invention No. 1683187 of 10/07/1991. IPC H05B 41/30].

Недостатками данного устройства являются малая мощность и низкая степень интеграции элементов.The disadvantages of this device are low power and low degree of integration of elements.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является спиральный генератор импульсов напряжения, содержащий источник питания, единый конструкторско-технологический компонент, состоящий из нескольких секций, соединенных последовательно, каждая из которых содержит первую и вторую проводящие обкладки, свернутые в спираль и разделенные диэлектриком, коммутатор, включенный между началом первой и концом второй проводящих обкладок первой секции, систему управления коммутатором [Спиральный генератор импульсов напряжения. Авторское свидетельство СССР на изобретение №1492453 от 07.07.1989. МПК H03K 3/53].The closest technical solution to the proposed one is a spiral voltage pulse generator containing a power source, a single design and technological component, consisting of several sections connected in series, each of which contains the first and second conductive plates, rolled into a spiral and separated by a dielectric, a switch included between the beginning of the first and the end of the second conductive plates of the first section, the switch control system [Spiral voltage pulse generator. USSR copyright certificate for invention No. 1492453 of 07/07/1989. IPC H03K 3/53].

Недостатком данного устройства является его низкая функциональность.The disadvantage of this device is its low functionality.

Техническими задачами изобретения являются повышение степени интеграции устройства и расширение функциональных возможностей устройства.The technical objectives of the invention are to increase the degree of integration of the device and expand the functionality of the device.

Поставленная цель достигается тем, что в известном спиральном генераторе импульсов напряжения, содержащем источник питания, единый конструкторско-технологический компонент (ЕКТК), состоящий из нескольких магнитосвязанных секций, каждая из которых содержит первую и вторую проводящие обкладки, свернутые в спираль и разделенные диэлектриком, коммутаторы, систему управления коммутаторами, первые обкладки каждой секции соединены последовательно, а вторые обкладки каждой секции соединены параллельно, причем коммутаторы включены между концом первой и началом второй проводящих обкладок каждой секции ЕКТК, первый вывод источника питания подключен к выводу первой проводящей обкладки первой секции, а второй вывод источника питания подключен к выводам второй проводящей обкладки каждой секции, нагрузка подключена к началу первой проводящей обкладки первой секции и к концу первой проводящей обкладки последней секции единого конструкторско-технологического компонента, работа коммутаторов определяется алгоритмом работы системы управления, задающим амплитуду и частоту импульсов напряжения на нагрузке.This goal is achieved by the fact that in the well-known spiral voltage pulse generator containing a power source, a single design and technological component (EKTK), consisting of several magnetically connected sections, each of which contains the first and second conductive plates, rolled into a spiral and separated by a dielectric, switches , the control system of the switches, the first plates of each section are connected in series, and the second plates of each section are connected in parallel, and the switches are connected between The first and the beginning of the second conductive plates of each section of the EKTK, the first output of the power source is connected to the output of the first conductive plate of the first section, and the second output of the power source is connected to the terminals of the second conductive plate of each section, the load is connected to the beginning of the first conductive plate of the first section and to the end the first conductive lining of the last section of a single design and technological component, the operation of the switches is determined by the algorithm of the control system, which determines the amplitude and frequency of the impedance sov load voltage.

На фиг.1 представлен предлагаемый генератор импульсов напряжения, состоящий из источника питания 1, единого конструкторско-технологического компонента 2, состоящего из нескольких секций (показаны три секции) 3, 4, 5, каждая из которых содержит первую 7, 9, 11 и вторую 6, 8, 10 проводящие обкладки, свернутые в спираль и разделенные диэлектриком (не указан), коммутаторы 12, 13, 14, системы управления коммутаторами 15, первые обкладки 7, 9, 11 каждой секции 3, 4, 5 соединены последовательно (конец 19 первой обкладки 7 первой секции 3 соединен с началом 20 первой обкладки 9 второй секции 4, конец 21 первой обкладки 9 второй секции 4 соединен с началом 22 первой обкладки 11 третьей секции 5), а вторые обкладки 6, 8, 10 каждой секции 3, 4, 5 соединены параллельно, причем коммутаторы 12, 13, 14, включены между концом 19, 21, 23 первой 7, 9, 11 и началом 24, 26, 28 второй 6, 8, 10 проводящих обкладок каждой секции 3, 4, 5 единого конструкторско-технологического компонента 2, первый вывод 16 источника питания 1 подключен к выводу 18 первой проводящей обкладки 7 первой секции 3, а второй вывод 17 источника питания 1 подключен к выводам 25, 27, 29 второй проводящей обкладки 6, 8, 10 каждой секции 3, 4, 5, нагрузка (не указана) подключена к первой проводящей обкладке 7, 9, 11 единого конструкторско-технологического компонента 2, работа коммутаторов 12, 13, 14 определяется алгоритмом работы системы управления 15, определяющим амплитуду и частоту импульсов напряжения на нагрузке (не указана).Figure 1 shows the proposed voltage pulse generator, consisting of a power source 1, a single design and technological component 2, consisting of several sections (three sections are shown) 3, 4, 5, each of which contains the first 7, 9, 11 and the second 6, 8, 10 conductive plates rolled into a spiral and separated by a dielectric (not specified), switches 12, 13, 14, switch control systems 15, the first plates 7, 9, 11 of each section 3, 4, 5 are connected in series (end 19 the first lining 7 of the first section 3 is connected to the beginning 20 of the first lining ki 9 of the second section 4, the end 21 of the first plate 9 of the second section 4 is connected to the beginning 22 of the first plate 11 of the third section 5), and the second plates 6, 8, 10 of each section 3, 4, 5 are connected in parallel, and the switches 12, 13, 14 are connected between the end 19, 21, 23 of the first 7, 9, 11 and the beginning of 24, 26, 28 of the second 6, 8, 10 conductive plates of each section 3, 4, 5 of a single design and technological component 2, the first output 16 of the power source 1 is connected to the terminal 18 of the first conductive plate 7 of the first section 3, and the second terminal 17 of the power source 1 is connected to the terminals 25, 27, 29 of the second wire box 6, 8, 10 of each section 3, 4, 5, the load (not specified) is connected to the first conductive plate 7, 9, 11 of a single design and technological component 2, the operation of the switches 12, 13, 14 is determined by the algorithm of the control system 15 determining the amplitude and frequency of the voltage pulses at the load (not specified).

В зависимости от алгоритма работы системы управления и соответственно от порядка и последовательности работы коммутаторов предлагаемый генератор импульсов напряжения работает в разных режимах. Параллельный режим работы коммутаторов предлагаемого генератора импульсов напряжения реализуется следующим образом. При подаче постоянного напряжения от источника 1 питания заряжаются секции 3, 4, 5 ЕКТК. В момент их полного заряда система управления 15 подает сигнал на коммутаторы 12, 13, 14. Коммутаторы 12, 13, 14 замыкаются, и емкость секций ЕКТК начинает разряжаться через них на собственную индуктивность обкладок 6, 7, 8, 9, 10, 11 секций 3, 4, 5. Поскольку все секции ЕКТК магнитосвязаны, то на соединенных последовательно и согласно первых обкладках 7, 9, 11 формируется импульс напряжения при каждой коммутации, который поступает на нагрузку. Мощность каждого импульса определяется величиной напряжения заряда емкостей секций ЕКТК и суммарной емкостью всех секций. Данный режим работы предлагаемого генератора импульсов напряжения позволяет увеличить мощность импульсов напряжения.Depending on the algorithm of the control system and, accordingly, on the order and sequence of the switches, the proposed voltage pulse generator operates in different modes. The parallel mode of operation of the switches of the proposed voltage pulse generator is implemented as follows. When applying a constant voltage from the power supply 1, sections 3, 4, 5 of the ECC are charged. At the time of their full charge, the control system 15 sends a signal to the switches 12, 13, 14. The switches 12, 13, 14 are closed, and the capacitance of the sections of the EKTK begins to discharge through them to the inductance of the plates 6, 7, 8, 9, 10, 11 sections 3, 4, 5. Since all sections of the EKTK are magnetically connected, a voltage pulse is generated on each connected in series and according to the first plates 7, 9, 11 during each switching, which is supplied to the load. The power of each pulse is determined by the magnitude of the charge voltage of the capacities of the sections of the EKTK and the total capacity of all sections. This mode of operation of the proposed voltage pulse generator allows to increase the power of voltage pulses.

Последовательный режим работы коммутаторов предлагаемого генератора импульсов напряжения реализуется следующим образом. При подаче постоянного напряжения от источника питания 1 заряжаются секции 3, 4, 5 ЕКТК. В момент их полного заряда система управления 15 подает сигнал на коммутатор 12. Коммутатор 12 замыкается, и емкость секции 3 ЕКТК начинает разряжаться через них на собственную индуктивность обкладок 6, 7 секции 3. На нагрузку с последовательно соединенных первых проводящих обкладок 7, 9, 11 секций ЕКТК подается импульс напряжения. В следующий момент времени система управления 15 подает сигнал на коммутатор 13. Коммутатор 13 замыкается, и емкость секции 4 ЕКТК начинает разряжаться через них на собственную индуктивность обкладок 8, 9 секции 4. В следующий момент времени управления 15 подает сигнал на коммутатор 14. Коммутатор 14 замыкается и емкость секции 5 ЕКТК начинает разряжаться через них на собственную индуктивность обкладок 10, 11 секции 5. Поскольку все секции ЕКТК магнитосвязаны, то на соединенных последовательно и согласно первых обкладках 7, 9, 11 формируется импульс напряжения при каждой коммутации. Мощность каждого импульса определяется величиной напряжения заряда емкостей секций ЕКТК и емкостью каждой секции. Данный режим работы предлагаемого генератора импульсов напряжения позволяет увеличить частоту импульсов напряжения.The sequential mode of operation of the switches of the proposed voltage pulse generator is implemented as follows. When applying a constant voltage from the power source 1, sections 3, 4, 5 of the ECC are charged. At the time of their full charge, the control system 15 sends a signal to the switch 12. The switch 12 closes, and the capacitance of section 3 of the EKTK begins to discharge through them to its own inductance of the plates 6, 7 of section 3. To the load from the first conductive plates 7, 9, 11 connected in series sections EKTK voltage pulse is applied. At the next point in time, the control system 15 sends a signal to the switch 13. The switch 13 closes, and the capacitance of the section 4 of the ECC begins to discharge through them to the inductance of the plates 8, 9 of section 4. At the next time, the control 15 sends a signal to the switch 14. Switch 14 closes and the capacitance of section 5 of the EKTC starts to discharge through them to the inductance of the plates 10, 11 of section 5. Since all sections of the EKTC are magnetically connected, a pulse is generated on the cells connected in series and according to the first plates 7, 9, 11 Costumed at each switching. The power of each pulse is determined by the magnitude of the charge voltage of the capacities of the sections of the EKTC and the capacity of each section. This mode of operation of the proposed voltage pulse generator allows to increase the frequency of voltage pulses.

Возможны и иные режимы работы коммутаторов, алгоритм их работы задается системой управления.Other modes of operation of the switches are possible, the algorithm of their work is set by the control system.

Таким образом, выполнено расширение функциональных возможностей устройства.Thus, the expansion of the functionality of the device.

Claims

A voltage pulse generator containing a power source, a single design and technological component, consisting of several magnetically connected sections, each of which contains the first and second conductive plates, rolled into a spiral and separated by a dielectric, switches, switch management system, characterized in that the first conductive plates each section are connected in series, and the second conductive plates of each section are connected in parallel, with the switches connected between the end of the first conductive masonry and the beginning of the second conductive lining of each section of a single design and technological component, the first output of the power source is connected to the beginning of the first conductive lining of the first section, and the second output of the power supply is connected to the terminals of the second conductive lining of each section, the load is connected to the beginning of the first conductive lining of the first section and by the end of the first conductive lining of the last section of a single design and technological component, the operation of the switches is determined by the algorithm of the system equations defining the amplitude and frequency of voltage pulses at the load.