RU2684505C1 - Generator of high-voltage pulses for starting of controlled vacuum arresters - Google Patents

Generator of high-voltage pulses for starting of controlled vacuum arresters Download PDF

Info

Publication number
RU2684505C1
RU2684505C1 RU2018113892A RU2018113892A RU2684505C1 RU 2684505 C1 RU2684505 C1 RU 2684505C1 RU 2018113892 A RU2018113892 A RU 2018113892A RU 2018113892 A RU2018113892 A RU 2018113892A RU 2684505 C1 RU2684505 C1 RU 2684505C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
generator
pulse
circuit
output
Prior art date
Application number
RU2018113892A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Николаевич Зыков
Игорь Георгиевич Петик
Владислав Витальевич Хвостов
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ")
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2018113892A priority Critical patent/RU2684505C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2684505C1 publication Critical patent/RU2684505C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/80Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using non-linear magnetic devices; using non-linear dielectric devices
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/53Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback
    • H03K3/57Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback the switching device being a semiconductor device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: device relates to means of generating single high-voltage microsecond pulses at low-resistance loads and can be used for starting controlled vacuum arresters, which are part of a magnetic field battery (MFB) of powerful lily induction accelerators. Generator consists of power supply unit, which circuit includes rectifier, current-limiting element and voltage multiplier, and unit for formation of high-voltage pulse with normalized steepness of front, circuit of which includes step-up pulse transformer, primary winding of which is connected to capacitive energy storage unit, charged with direct current, and with high-voltage controlled switch, which is based on transistor or unit of transistors, wherein in parallel to the primary winding of the step-up pulse transformer a protective diode is connected, the anode of which is connected to the high-voltage controlled switch, and the cathode – to the capacitive energy storage, wherein the secondary winding of the step-up pulse transformer is connected to the output of the generator.EFFECT: simplification of the generator circuit, as well as high noise immunity and performance monitoring.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к мошной высоковольтной импульсной технике, в частности, к устройствам формирования однократных высоковольтных микросекундных импульсов на низкоомных нагрузках и может быть использовано для запуска управляемых вакуумных разрядников, входящих в состав батареи магнитного поля (БМП) мощных линейных индукционных ускорителей (ЛИУ-Р-Т. ЛИУ-30, ЛИУ-10М и др.).The invention relates to high-voltage pulse technology, in particular, to devices for generating single high-voltage microsecond pulses at low impedance loads and can be used to run controlled vacuum dischargers included in the magnetic field battery (BMP) of powerful linear induction accelerators (LIU-R-T LIU-30, LIU-10M, etc.).

Задачей, па решение которой направлено изобретение является создание надежного и помехоустойчивого устройства формирования импульса напряжения с требуемыми характеристиками. Одним из основных устройств БМП является управляемый вакуумный разрядник РВУ-43, при срабатывании которого накопленная электрическая энергия в конденсаторах передается на функциональные узлы ускорителя. Включение разрядника РВУ-43 осуществляется подачей на управляющий электрод пускового импульса с нормированной крутизной фронта, сформированного внешним генератором высоковольтных импульсов, запуск которого в свою очередь осуществляют оптическим импульсом. Для срабатывания разрядника РВУ-43 в диапазоне его рабочего напряжения от 0.5 до 30 кВ амплитуда пускового импульса должна быть не менее 5 кВ. минимальная длительность тока поджига не менее 5 мкс. Использование на ускорителе современной автоматизированной системы управлениям контроля (АСУК) требует наличие контроля работоспособности и готовности генератора к пуску.The task, the solution of which the invention is directed, is to create a reliable and noise-resistant device for generating a voltage pulse with the required characteristics. One of the main BMP devices is the RVU-43 controlled vacuum arrester, when triggered, the accumulated electric energy in the capacitors is transferred to the functional units of the accelerator. The arrester RVU-43 is turned on by supplying a trigger pulse to the control electrode with a normalized slope of the front formed by an external high-voltage pulse generator, which, in turn, is triggered by an optical pulse. For operation of the RVU-43 arrester in the range of its operating voltage from 0.5 to 30 kV, the amplitude of the starting pulse must be at least 5 kV. minimum ignition current duration of at least 5 μs. The use of a modern automated control system (ACS) on the accelerator requires the availability and availability of the generator to be monitored for start-up.

Из уровня техники известен блочный импульсный наносекундный генератор BING-5 (Kudasov В., Pavlov S., Tananakin V. et al. Module pulse nanosecond generators (BING) for universal high-voltage synchronization systems. Digest of Technical Papers, 11-th IEEE International Pulsed Power Conference, - 1997. - V. 2. - PP. 1572-1574.). Генератор BIXG-5 состоит из высоковольтного источника питания и выходного импульсного формирователя. Высоковольтный источник питания преобразует сетевое напряжение 220 В 50 Гц в постоянное напряжение отрицательной полярности 10 кВ для зарядки грех параллельно соединенных накопительных керамических конденсаторов из аманата бария емкостью 4,7 нФ каждый. Разрядник РУ-62 в генераторе используется в качестве коммутатора и запускается импульсом с амплитудой 10 кВ. Генератор нагружен тремя кабельными линиями с волновым сопротивлением 50 Ом каждая. Параметры блочного импульсного наносекундного генератора: амплитуда выходною импульса - 10 кВ, фронт нарастания - 5 нс, задержка сигнала - (130±5) не. накопительная емкость - 14,1 нФ, амплитуда пускового электрического импульса - 100 В.BING-5 block nanosecond pulse generator (Kudasov V., Pavlov S., Tananakin V. et al. Module pulse nanosecond generators (BING) for universal high-voltage synchronization systems. Digest of Technical Papers, 11-th IEEE International Pulsed Power Conference, - 1997. - V. 2. - PP. 1572-1574.). The BIXG-5 generator consists of a high-voltage power supply and an output pulse shaper. A high-voltage power source converts the mains voltage of 220 V 50 Hz to a direct voltage of negative polarity 10 kV to charge sin in parallel connected storage ceramic capacitors of barium amanate with a capacity of 4.7 nF each. The spark gap RU-62 in the generator is used as a switch and is triggered by a pulse with an amplitude of 10 kV. The generator is loaded with three cable lines with a wave impedance of 50 Ohms each. Parameters of a block pulsed nanosecond generator: the amplitude of the output pulse is 10 kV, the rise front is 5 ns, and the signal delay is (130 ± 5) nsec. the storage capacitance is 14.1 nF, the amplitude of the starting electric pulse is 100 V.

Недостатками этого устройств является то, что сам по себе блок формирования запускающих импульсов является сложным прибором, содержащим высоковольтный источник питания, работающим на устаревшей элементной базе, имеет низкую электропрочность высоковольтных накопительных конденсаторов, что увеличивает, стоимость устройства и снижает его надежность.The disadvantages of this device is that the trigger pulse generating unit itself is a complex device containing a high-voltage power supply, operating on an outdated element base, and has low electrical strength of high-voltage storage capacitors, which increases the cost of the device and reduces its reliability.

Также известен генератор высоковольтных импульсов для запуска импульсного водородного тиратрона с холодным катодом серии ТДИ, который также может использоваться для запуска управляемых разрядников, в т.ч. вакуумных (патент RU 2619779, публик. 18.05.2017). Этот генератор выбран в качестве ближайшего аналога и включает блок питания и блок формирования высоковольтного импульса с нормированной крутизной фронта. В схему блока питания входит сетевой однотактный выпрямитель и токоограничивающий элемент. В схему блока формирования высоковольтного импульса входит повышающий импульсный трансформатор, первичная обмотка которого соединена с емкостным накопителем энергии, заряжаемым постоянным током, и с высоковольтным управляемым коммутатором, в качестве которого используют тиристор, управляемый тактовым генератором. К управляющему электроду тиристора подключен шунтирующий конденсатор. В блок формирования высоковольтного импульса также входит дроссель насыщения и второй шунтирующий конденсатор, уменьшающий скорость изменения напряжения на тиристоре. Для задержки подачи напряжения на сетку импульсного водородного тиратрона относительно импульса запуска тиристора к управляющему электроду тиристора и к сетке водородного тиратрона, подключен генератор тактовых импульсов.A high-voltage pulse generator is also known for triggering a pulsed hydrogen cathode with a cold cathode of the TDI series, which can also be used to run controlled arresters, including vacuum (patent RU 2619779, publ. 05/18/2017). This generator is selected as the closest analogue and includes a power supply unit and a high-voltage pulse generating unit with a normalized slope of the front. The power supply circuit includes a single-phase network rectifier and a current-limiting element. The circuit of the high-voltage pulse generating unit includes a step-up pulse transformer, the primary winding of which is connected to a capacitive energy storage device charged by direct current, and to a high-voltage controlled switch, which is used as a thyristor controlled by a clock generator. A shunt capacitor is connected to the thyristor control electrode. The saturation inductor and a second shunt capacitor, which reduces the rate of change of voltage across the thyristor, also enter the high-voltage pulse generating unit. To delay the supply of voltage to the grid of a pulsed hydrogen thyratron relative to the thyristor start-up pulse, a clock generator is connected to the thyristor control electrode and to the grid of a thyratron.

Недостатком ближайшего аналога является то, что в схему управления коммутатором входит тактовый генератор, что усложняет схему, кроме того, применение дополнительной емкости и дополнительного управляемого коммутатора приводит к увеличению массы и габаритов, отсутствие контроля работоспособности генератора может привести к отказу срабатывания. Следует также отметить отсутствие оптического управления, что не позволяет применять помехоустойчивый дистанционный запуск с гальванической развязкой.A disadvantage of the closest analogue is that a clock generator is included in the control circuit of the switch, which complicates the circuit, in addition, the use of additional capacity and an additional managed switch leads to an increase in mass and dimensions, the lack of control of the generator’s operability can lead to failure of operation. It should also be noted the lack of optical control, which does not allow the use of noise-resistant remote start with galvanic isolation.

Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение схемы генератора при сохранении требуемых характеристик формируемою высоковольтного импульса. Дополнительным техническим результатом является повышение помехоустойчивости и обеспечение контроля работоспособности.The technical result of the claimed invention is to simplify the generator circuit while maintaining the required characteristics of the generated high-voltage pulse. An additional technical result is an increase in noise immunity and providing performance control.

Указанный технический результат достигается за счет тою, что в генераторе высоковольтных импульсов для запуска управляемых вакуумных разрядников, состоящем из блока питания, в схему которого входит выпрямитель и токоограничиваюший элемент, и блока формирования высоковольтного импульса с нормированной крутизной фронта, в схему которого входит повышающий импульсный трансформатор, первичная обмотка которого соединена с емкостным накопителем энергии, заряжаемым постоянным током, и с высоковольтным управляемым коммутатором, новым является то, что в схему блока питания включен умножитель напряжения, а управляемый высоковольтный коммутатор выполнен на основе транзистора или блока транзисторов, при этом параллельно первичной обмотке повышающего импульсного трансформатора включен защитный диод, анод которого подключен к высоковольтному управляемому коммутатору, а катод - к емкостному накопителю энергии, причем вторичная обмотка повышающего импульсного трансформатора соединена с выходом генератора.The specified technical result is achieved due to the fact that in the high-voltage pulse generator for starting controlled vacuum arresters, consisting of a power supply unit, the circuit of which includes a rectifier and a current-limiting element, and a high-voltage pulse generating unit with a normalized slope, the circuit of which includes a boost pulse transformer the primary winding of which is connected to a DC capacitive energy storage device and to a high-voltage controlled switch, is new It means that a voltage multiplier is included in the power supply circuit, and the controlled high-voltage switch is based on a transistor or transistor block, while a protective diode is connected in parallel with the primary winding of the step-up pulse transformer, the anode of which is connected to a high-voltage controlled switch and the cathode is connected to a capacitive storage energy, and the secondary winding of the boost pulse transformer is connected to the output of the generator.

В схему управления высоковольтного коммутатора может входить приемник оптического сигнала, на выходе которого установлена микросхема преобразователя уровня, выход которой соединен с базой двухплечевого эмиттерного повторителя.The control circuit of a high-voltage switch may include an optical signal receiver, the output of which is a microcircuit of a level converter, the output of which is connected to the base of a two-arm emitter repeater.

В блок питания может быть дополнительно включен резистивный делитель для контроля напряжения питания.A resistive divider may be included in the power supply to control the supply voltage.

Включение в схему блока питания умножителя напряжения позволяет без усложнения схемы обеспечить блок запуска необходимой энергией для формирования требуемых параметров выходного импульса.The inclusion in the circuit of the power supply unit of the voltage multiplier allows, without complicating the circuit, to provide the trigger unit with the necessary energy to form the required parameters of the output pulse.

Выполнение управляемого высоковольтного коммутатора в виде высоковольтного ключа, реализованного на параллельно соединенных транзисторах, позволяет обеспечить при простоте реализации схемы высокую надежность срабатывания для разрядки емкостного накопителя на первичную обмотку повышающего импульсного трансформатора и сформировать требуемый фронт выходного импульса.The execution of a controlled high-voltage switch in the form of a high-voltage switch, implemented on transistors connected in parallel, allows to ensure high reliability of operation for discharging a capacitive storage device to the primary winding of a boost pulse transformer and to form the required front of the output pulse with simplicity of the circuit.

Включение параллельно первичной обмотке защитного диода, анод которого подключен к высоковольтному управляемому коммутатору, а катод - к емкостному накопителю энергии, позволяет простым способом обеспечить работу высоковольтного ключа в области безопасных режимов в процессе формирования выходного импульса.The inclusion of a protective diode parallel to the primary winding, the anode of which is connected to a high-voltage controlled switch, and the cathode to a capacitive energy storage device, makes it possible to ensure that the high-voltage switch operates in the safe mode region during the formation of the output pulse in a simple way.

Соединение вторичной обмотки повышающего импульсного трансформатора с выходом генератора позволяет формировать выходной импульс требуемой амплитуды и длительности без применения дополнительных элементов и схем задержки, что позволяет гальванически развязать вход генератора от высоковольтного выхода, повышая его помехоустойчивость, и существенно упрощает схему.The connection of the secondary winding of the boost pulse transformer with the output of the generator allows you to generate an output pulse of the required amplitude and duration without the use of additional elements and delay circuits, which allows you to galvanically decouple the input of the generator from the high-voltage output, increasing its noise immunity, and greatly simplifies the circuit.

Включение в схему управления высоковольтным коммутатором приемника оптического сигнала, на выходе которого установлена микросхема преобразователя уровня, выход которой соединен с базой двухплечевого эмиттерного повторителя, позволяет производить запуск генератора по оптическому каналу, который конвертируется в электрический сигнал, при этом обеспечивается помехоустойчивость схемы.The inclusion of an optical signal receiver in the control circuit of the high-voltage switch, at the output of which a level converter microcircuit is installed, the output of which is connected to the base of a two-arm emitter follower, allows the generator to be launched via an optical channel that is converted into an electrical signal, while ensuring noise immunity of the circuit.

Включение в блок питания резистивного делителя позволяет осуществлять контроль питающего напряжения, и отслеживать наличие необходимого напряжения на высоковольтном накопительном конденсаторе.The inclusion of a resistive divider in the power supply unit allows you to control the supply voltage, and monitor the presence of the required voltage on the high-voltage storage capacitor.

На фиг. 1 представлена 3D модель генератора, включающего четыре независимых канала, где;In FIG. 1 presents a 3D model of a generator including four independent channels, where;

1 - блоки питания,1 - power supplies,

2 - импульсные повышающие трансформаторы,2 - pulse boost transformers,

3 - блоки запуска оптоэлектронные.3 - optoelectronic trigger units.

4 - высоковольтные разъемы.4 - high voltage connectors.

5 - согласующие сопротивления.5 - matching resistance.

На фиг. 2 представлена структурная схема заявляемого устройства, где:In FIG. 2 presents a structural diagram of the inventive device, where:

6 - выпрямитель (диодный мост);6 - rectifier (diode bridge);

7 - стабилизаторы напряжения;7 - voltage stabilizers;

8 - умножитель напряжения на два;8 - voltage multiplier by two;

9 - токоограничивающий элемент (резистор)9 - current limiting element (resistor)

10 - резистивный делитель;10 - resistive divider;

11 - ОК - оптоэлектронный инверсный конвертор;11 - OK - optoelectronic inverse converter;

12 - ПУ - преобразователь уровня;12 - PU - level converter;

13 - ЭП - двухплечевой эмиттерный повторитель на транзисторах;13 - EP - two-arm emitter repeater on transistors;

14 - высоковольтный накопительный конденсатор (емкостной накопитель):14 - high-voltage storage capacitor (capacitive storage):

15 - защитный диод;15 - protective diode;

16 - транзисторы высоковольтного коммутатора.16 - transistors of a high voltage switch.

На фиг. 3 приведена полученная осциллограмма амплитуды выходного напряжения генератора.In FIG. Figure 3 shows the obtained oscillogram of the amplitude of the output voltage of the generator.

Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить генератор высоковольтных импульсов с оптическим управлением, предназначенный для запуска управляемого вакуумного разрядника РВУ-43, входящего в состав БМП мощного линейного индукционного ускорителя ЛИУ-Р-Т, Генератор включает четыре независимых каната, конструктивно объединенных общим 19" - дюймовым корпусом (фиг. 1). Каждый канал генератора включает блок питания и оптоэлектронный блок запуска. Со стороны передней панели размещены четыре блока запуска и соответственно четыре блока питания, а на задней панели размещены четыре высоковольтных разъема. Каждый блок питания предназначен для обеспечения электропитанием 5.9 В, 15 В, 620 В соответствующего блока запуска оптоэлектронного и состоит из:An example of a specific implementation of the claimed device can serve as an optical control generator of high-voltage pulses, designed to run a controlled vacuum spark gap RVU-43, which is part of the BMP of a powerful linear induction accelerator LIU-RT, the Generator includes four independent ropes, structurally combined by a common 19 "- inch case (Fig. 1). Each channel of the generator includes a power supply and an optoelectronic trigger unit. From the front panel there are four trigger blocks and, respectively four power supply, and four high-voltage connector placed on the rear panel of each power supply unit is designed to provide power 5.9 V, 15 V, 620 run in respective optoelectronic unit and consists of.:

- выпрямителя в виде диодного моста состоящего из высоковольтных диодов, для выпрямления переменного тока в постоянный;- a rectifier in the form of a diode bridge consisting of high-voltage diodes, for rectification of alternating current into direct current;

- токоограничивающего элемента:- current limiting element:

- двух стабилизаторов напряжения, один из которых предназначен для получения выходного напряжения 5,9 В постоянного тока, а другой – 15 В;- two voltage stabilizers, one of which is designed to obtain an output voltage of 5.9 V DC, and the other - 15 V;

- двукратного умножителя напряжения для получения выходного напряжения 620 В постоянного тока;- double voltage multiplier to obtain an output voltage of 620 V DC;

- резистивных делителей для контроля выходных напряжений блока питания. Блок запуска оптоэлектронный состоит из:- resistive dividers to control the output voltage of the power supply. The optoelectronic trigger block consists of:

- оптоэлектронного инверсного конвертора, преобразующего входной оптический сигнал в инверсный электрический сигнал ТТЛ - уровня;- optoelectronic inverse converter, converting the input optical signal into an inverse electric signal TTL - level;

- преобразователя уровня сигнала с инверсией, осуществляющей преобразование входного сигнала ТТЛ - уровня в инвертированный сигнал с амплитудой 15 В:- a signal level converter with inversion, which converts the input signal of the TTL - level into an inverted signal with an amplitude of 15 V:

- двухплечевого эмиттерного повторителя, собранного на составных высокочастотных биполярных транзисторах, необходимого для увеличения нагрузочной способности сигнала;- a two-arm emitter repeater assembled on composite high-frequency bipolar transistors, necessary to increase the load capacity of the signal;

- управляемого коммутатора в виде высоковольтного ключа, реализованного на мощных, параллельно соединенных IGBT транзисторах, коммутирующих цепь первичной обмотки импульсного трансформатора;- a managed switch in the form of a high-voltage switch, implemented on powerful, parallel-connected IGBT transistors, switching the primary winding of a pulse transformer;

- импульсного повышающего трансформатора, формирующего выходной импульс положительной полярности:- pulse boost transformer forming an output pulse of positive polarity:

- емкостного накопителя энергии, предназначенного для накопления необходимой энергии и передачи ее в первичную обмотку импульсного повышающего трансформатора.- a capacitive energy storage device designed to accumulate the necessary energy and transfer it to the primary winding of a pulse boost transformer.

Генератор работает следующим образом.The generator operates as follows.

Энергия от сети переменного напряжения поступает на вход блока питания 1 и запасается в емкостном накопителе 14 (высоковольтный накопительный конденсатор) через выпрямитель 6 (диодный мост), обеспечивающий выпрямление переменного тока в постоянный. двукратный умножитель напряжения 8, который обеспечивает получение выходного напряжения 620В и токоограничивающий элемент 9. Стабилизаторы напряжения 7 блока питания 1 обеспечивают получение выходного напряжения 5,9 В и 15 В постоянного тока для электропитания блока запуска оптоэлектронного 3. С помощью резистивного делителя 10 осуществляют контроль питающего напряжения. По команде оператора АСУК ускорителя формируется пусковой оптический импульс длительностью 4 мкс и фронтом не более 2 нс, который поступает на оптический вход блока запуска оптоэлектронного 3, с помощью оптоэлектронного инверсного конвертера (Ж 11 сигнал конвертируется в инверсный электрический ТТЛ-сигнал 5 В и поступает на вход микросхемы преобразователя уровня 11У 12. На выходе микросхемы ПУ 12 формируется ТТЛ-сигнал положительной полярности 15 В и приходит на базу двухплечевого эмиттерного повторителя 13, усиливается по току и запускает высоковольтный коммутатор в виде электронного ключа 16, выполненного на трех мощных параллельно соединенных импульсных транзисторах. При этом накопленная энергия с емкостного накопителя 14 через цепь первичной обмотки импульсного трансформатора 2 коммутируется через открытые переходы мощных IGBT транзисторов 16 на общую тину. В результате во вторичной обмотке импульсного трансформатора 2 наводится высоковольтный импульс положительной полярности. Работоспособность и готовность генератора к пуску осуществляется контролем вторичных напряжений блока питания 1 с помощью АСУК.The energy from the AC voltage network enters the input of the power supply 1 and is stored in the capacitive storage 14 (high-voltage storage capacitor) through a rectifier 6 (diode bridge), which provides rectification of the alternating current to direct current. two-time voltage multiplier 8, which provides an output voltage of 620V and a current-limiting element 9. Voltage stabilizers 7 of the power supply unit 1 provide an output voltage of 5.9 V and 15 V DC for powering the optoelectronic start-up unit 3. Using a resistive divider 10, the power supply is monitored voltage. At the command of the ACS operator of the accelerator, a starting optical pulse is generated with a duration of 4 μs and a front of no more than 2 ns, which is fed to the optical input of the optoelectronic 3 launch unit using an optoelectronic inverse converter (W 11 signal is converted into a 5 V inverse TTL electric signal and fed to the input of the microcircuit of the level 11U 12 converter. The TTL signal of positive polarity 15 V is generated at the output of the PU 12 microcircuit and arrives at the base of the two-arm emitter follower 13, is amplified by current and starts high a switch-voltage switch in the form of an electronic switch 16, made on three powerful parallel-connected pulse transistors, while the accumulated energy from the capacitive storage 14 is switched through the open junctions of the high-power IGBT transistors 16 to a common circuit through the primary junctions of the pulse IGBT transistors. transformer 2 induces a high-voltage pulse of positive polarity. The operability and readiness of the generator to start is carried out by monitoring the secondary voltage s power supply 1 via of ADR.

Был изготовлен опытный образец генератора, который успешно прошел испытания в лабораторных условиях. Осциллограмма выходного высоковольтного импульса генератора показана на фиг. 3. Т.о., с помощью простой схемы сформирован высоковольтный импульс с требуемыми характеристиками для стабильного запуска разрядника. В настоящее время генератор успешно применяется для запуска управляемых вакуумных разрядников РВУ-43 в составе БМП ускорителя ЛИУ-Р-Т.A prototype generator was made, which was successfully tested in laboratory conditions. The oscillogram of the output high-voltage pulse of the generator is shown in FIG. 3. Thus, using a simple circuit, a high-voltage pulse is formed with the required characteristics for a stable start of the arrester. At present, the generator is successfully used to launch RVU-43 controlled vacuum arresters as part of the LIU-R-T accelerator BMP.

Claims (2)

1. Генератор высоковольтных импульсов для запуска управляемых вакуумных разрядников, состоящий из блока питания, в схему которого входит выпрямитель со стабилизатором для подачи постоянного тока на блок запуска оптоэлектронный, предназначенный для преобразования входного оптического сигнала в электрический для запуска высоковольтного ключа на IGBT транзисторах, предназначенного для коммутирования цепи первичной обмотки импульсного повышающего трансформатора, входящего в состав блока формирования высоковольтного импульса с нормированной крутизной фронта, в схему которого входит указанный повышающий импульсный трансформатор, первичная обмотка которого соединена с емкостным накопителем энергии, заряжаемым постоянным током блока питания с умножителем напряжения, параллельно первичной обмотке указанного трансформатора включен защитный диод, анод которого подключен к указанному высоковольтному ключу, а катод - к емкостному накопителю энергии, причем вторичная обмотка повышающего импульсного трансформатора соединена с выходом генератора.1. A high-voltage pulse generator for triggering controlled vacuum arresters, consisting of a power supply unit, the circuit of which includes a rectifier with a stabilizer for supplying direct current to the optoelectronic triggering unit, designed to convert the input optical signal into an electric signal for triggering a high-voltage switch on IGBT transistors, designed to switching circuit of the primary winding of a pulse boost transformer, which is part of the high-voltage pulse forming unit with normal a specified steepness of the front, the circuit of which includes the indicated step-up pulse transformer, the primary winding of which is connected to a capacitive energy storage device charged by direct current of the power supply unit with a voltage multiplier, a protective diode is connected in parallel with the primary winding of the specified transformer, the anode of which is connected to the specified high-voltage switch, and the cathode - to a capacitive energy storage, and the secondary winding of the boost pulse transformer is connected to the output of the generator. 2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что в блок запуска оптоэлектронный входит приемник оптического сигнала, на выходе которого установлена микросхема преобразователя уровня, выход которой соединен с базой двухплечевого эмиттерного повторителя для запуска указанного высоковольтного ключа.2. The generator according to claim 1, characterized in that the optoelectronic trigger includes an optical signal receiver, the output of which is a level converter chip, the output of which is connected to the base of a two-arm emitter repeater to start the specified high-voltage switch.
RU2018113892A 2018-04-16 2018-04-16 Generator of high-voltage pulses for starting of controlled vacuum arresters RU2684505C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113892A RU2684505C1 (en) 2018-04-16 2018-04-16 Generator of high-voltage pulses for starting of controlled vacuum arresters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113892A RU2684505C1 (en) 2018-04-16 2018-04-16 Generator of high-voltage pulses for starting of controlled vacuum arresters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2684505C1 true RU2684505C1 (en) 2019-04-09

Family

ID=66090046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018113892A RU2684505C1 (en) 2018-04-16 2018-04-16 Generator of high-voltage pulses for starting of controlled vacuum arresters

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2684505C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU213806U1 (en) * 2021-06-21 2022-09-29 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" Installation for magnetic-pulse processing of medical and biological objects

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001011732A1 (en) * 1999-08-09 2001-02-15 Cymer, Inc. High pulse rate pulse power system with liquid cooling
US20020149414A1 (en) * 2001-04-13 2002-10-17 Glidden Steven C. Compact High voltage solid state switch
US20050248216A1 (en) * 2004-05-04 2005-11-10 Cassel Richard L High voltage pulsed power supply using solid state switches
RU121980U1 (en) * 2012-03-21 2012-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Кандела" STARTING DEVICE FOR HIGH PRESSURE DISCHARGE LAMPS
RU2619779C1 (en) * 2015-12-17 2017-05-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Cold cathode thyratron control device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001011732A1 (en) * 1999-08-09 2001-02-15 Cymer, Inc. High pulse rate pulse power system with liquid cooling
US20020149414A1 (en) * 2001-04-13 2002-10-17 Glidden Steven C. Compact High voltage solid state switch
US20050248216A1 (en) * 2004-05-04 2005-11-10 Cassel Richard L High voltage pulsed power supply using solid state switches
RU121980U1 (en) * 2012-03-21 2012-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Кандела" STARTING DEVICE FOR HIGH PRESSURE DISCHARGE LAMPS
RU2619779C1 (en) * 2015-12-17 2017-05-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Cold cathode thyratron control device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU213806U1 (en) * 2021-06-21 2022-09-29 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" Installation for magnetic-pulse processing of medical and biological objects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103825468B (en) The control circuit of flyback power converter
Redondo A DC voltage-multiplier circuit working as a high-voltage pulse generator
US10097085B2 (en) System and method for generating high pulsed power, comprising a single power supply
US11264894B2 (en) Converter and current control system thereof
CN105137246A (en) Metallized film capacitor service life test system and method under repetition frequency pulse
CN104079279A (en) High-power gas switch trigger system
US11128213B2 (en) Inverter circuit and X-ray radiation device
RU2684505C1 (en) Generator of high-voltage pulses for starting of controlled vacuum arresters
Appiah et al. Compact design of high voltage switch for pulsed power applications
CN203871656U (en) Laser trigger device for large power gas switch
US11368105B2 (en) Power conversion device
Gao et al. All solid-state Marx modulator with bipolar high-voltage fast narrow pulses output
JP6673801B2 (en) Gate pulse generation circuit and pulse power supply device
Davari et al. Parallel and series configurations of flyback converter for pulsed power applications
CN111381143B (en) RBDT dynamic characteristic testing device and testing method
RU2665277C1 (en) High-voltage pulses generator with optical control
US7456615B2 (en) Charging arrangement for capacitor means
Yue et al. A Review of Voltage Sharing Control Methods for Series-connected IGBTs for Applications in Pulsed Power Generation
Giesselmann et al. Compact, high power capacitor charger
JP2005328653A (en) High voltage pulse generation circuit
Liu et al. Control system based on optical fiber communications for the high-frequency high-voltage charging power supplies' parallel operation
RU2733920C1 (en) Commutator of powerful bipolar current pulses
RU2775297C1 (en) Method and device for switching supply voltage
Munir et al. Design of a novel gate driver circuit for a Marx generator based 40kV electric fence energizer
RU175740U1 (en) PLASMA SOURCE OF LIGHT RADIATION