SU1005195A1

SU1005195A1 - Converting unit of pulse-excitation generator

Info

Publication number: SU1005195A1
Application number: SU813280527A
Authority: SU
Inventors: Валерий Яковлевич Мастяев; Лев Наумович Цирульников; Феликс Моисеевич Шубин
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4219
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1981-04-15
Publication date: 1983-03-15

Description

Изобретение относитс к преобразовательной технике и может быть использовано в генераторах высокой частоты, работающих по принципу импульсного возбуждени , примен емых в различных промышленных отрасл х дл целей индукционного нагрева.The invention relates to a converter technique and can be used in high frequency generators operating on the principle of pulsed excitation, used in various industrial fields for the purposes of induction heating.

Известен преобразоват.ельный блок импульсного модул тора, в котором зар дна цепь эквивалентна зар дной цепи генератора ш тульсного возбуждени и в котором ключевой прибор импульсный тиратрон, зар дный дроссель и элементы разр дной цепи смонтированы на некотором рассто нии друг от друга A pulsed modulator unit of a pulse modulator is known in which the charging circuit is equivalent to the charging circuit of a generator of pulsed excitation and in which the key device is a pulsed thyratron, a charging choke and elements of the discharge circuit are mounted at some distance from each other.

Недостатком этоГо преобразовательного блока вл ютс значительные распределенные индуктивности и емкости . Это приводит к тому, что в этом блоке станов тс значительными пртери полезной энергии.The disadvantage of this converter unit is the significant distributed inductance and capacitance. This leads to the fact that in this block there are significant strains of useful energy.

Наиболее близким к изобретению вл етс преобразовательный блок генератора импульсного возбуждени содержащий батарею .накопительных конденсаторов, зар дный дроссель, разр дну1о катушку и ключевой прибор, например импульсный тиратрон, анод которого через разр дную катушку иClosest to the invention is a pulsed excitation generator converter unit containing a battery of storage capacitors, a charge choke, a discharge coil and a key device, such as a pulse thyratron, the anode of which through the discharge coil and

батарею накопительных конденсаторов соединен с выводом параллельного колебательного контура, второй вывод которого соединен с катодом ключевого прибора и минусовой клеммой источника питани , плюсова клемма которого через зар дный дроссель присоединена к точке соединени разр дной катушки и батареи накопи10 тельных конденсаторов, и имеющий пространственную конструкцию С2Х.the storage capacitor battery is connected to the output of a parallel oscillating circuit, the second output of which is connected to the cathode of the key device and the minus terminal of the power supply, the positive terminal of which is connected to the connection point of the discharge coil and the storage capacitor battery and has a spatial structure C2X.

В этсйл блоке соединительные проводники между ключевым П ри6ором, зар дным дросселем, накопительными In this unit, connecting conductors between the key driver, charging choke, accumulative

15 конденсаторами и разр дной катушкой имеют паразитные .распределенные индуктивности и емкости значительной величины, котррые образуют паразитные колебательные контуры. При 15 capacitors and a discharge coil have parasitic distributed inductances and capacitances of considerable magnitude, which form parasitic oscillatory circuits. With

20 работе в этих контурах возникают паразитные колебани , которые отсасывают часть полезной энергии, образуют выбросы обратного напр жени на ключевом приборе, что уменьшает эф25 фективность преобразовани энергии, снижает устойчивость работы ГИВ и уменьшает использование ключевого . прибора по напр жению и, следовательно , по мощности. Кроме того, зв In this work, parasitic oscillations arise in these circuits, which suck a part of the useful energy, form back-voltage surges on the key device, which reduces the efficiency of energy conversion, reduces the stability of the GIV operation and reduces the use of the key one. device voltage and therefore power. Besides star

30 известных ГИВ ключевой прибор, зар дный дроссель, накопительные конденсаторы и разр дна катушка как в соковольтные элементы требуют дл своего размещени значительной площади , что обуславливает большие габ риты ГИВ. Целью изобретени вл етс умень шение распределенных паразитных ин дуктивностей и емкостей монтажа. Указанна цель достигаетс тем, что в преобразовательном блоке генератора импульсного возбуждени , содержащем батарею накопительных конденсаторов, зар дный дроссель, ра 3р дную катушку и клю чевой прибо например импульсный .тиратрон,, ано которого через разр дную катушку и батарею накопительных конденсато ров соединен с выводом параллельного колебательного контура, второ вывод которого соединен с катодом ключевого прибора и минусовой клем , мой источника питани , плюсова клемма которого через зар дный дро сель присоединена к точке соединени разр дной катушки и батареи накопительных конденсаторов, и 1Гмею|щем пространственную конструкцию, р дный дроссель, разр дна катушка и батаре накопительных конденсаторов расположены вокруг цилиндрического каркаса из изол ционного матер ала с его внешней стороны, а ключевой прибор размещен коаксиально вну ри этого каркаса, причем разр дна катушка расположена на верхней части каркаса около анодного вывода ключевого прибора, зар дный дроссел на нижней части каркаса, а батаре накопительных конденсаторов - между зар дным дросселем и разр дной кату кой. Предлагаемое размещение элементов преобразовательного блока позвол ет в несколько раз уменьшить паразитные индуктивности и емкости монтажа, практически устранить выбросы напр жени на активном элементе за счет возбуждени паразитных колебательных контуров., а также зна чительно уменьшить габариты преобразовательнйго блока. На фиг. 1 изображена принципиальна электрическа схема ге- ,, нератора ; на фиг. 2 - преобразовательный блок, общий вид, разрез. Генератор импульсного возбуждени содержит ключевой прибор 1 (фиг. 1}, например импульсный тиратрон , зар дный дроссель 2, накопительный конденсатор (батарею накопительных конденсаторов) 3, разр дную катушку 4 и колебательный контур 5, состо щий из конденсатора б и индуктора 7. Дл . управлени ключе вым прибором используетс генератор 8 управл ющих импульсов. Элементы 1-4 образуют преобразовательный бло Работа преобразовательного блока происходит следующим образом. Накопительный конденсатор 3 через зар дный дроссель 2 зар жаетс от высоковольтного источника питани до некоторого напр жени положительной пол рности. При поступлении на управл ющий электрод ключевого прибора 1 импульса от генератора 8 ключевой прибор включаетс и накопительный конденсатор разр жаетс через разр дную катушку 4 и ключевой прибор 1 на колебательный контур 5. Импульс разр дного тока возбуждает колебани в колебательном контуре на частоте, определ емой параметрами этого контура. Возбуждение колебательного контура осуществл етс периодически с частотой, определ емой частотой следовани импульсов управлени . В известных устройствах элементы преобразовательного блока располагаютс на некотором рассто нии друг от друга, что диктуетс выполнением требований к высоковольтному монтажу , однако соединительные проводники при таком монтаже имеют значительные распределенные емкости и индуктивности, образующие паразитные колебательные контуры. В этих контуpax при протекании импульса разр дного тока накопительного конденсатора возбуждаютс паразитные колебайи с частотой не менее, чем на пор док превышающей частоту основного контура 5. Напр жение этих колебаний, суммиру сь с обратным напр жением ключевого прибора в послепровод щий период, образуют выбросы обратного напр жени , величина которых может достигать 50% от основного напр жени , что вынуждает недоиспользовать ключевой прибор tio напр жению и, следовательно , по мощности. Кроме того, возникающие при работе паразитные колебани отсасывают часть полезной энергии, ухудша его КПД и разогрева детали преобразовательного блока. Указанный пространственный монтаж обуславливает большие габариты преобразовательного блока. Элементы преобразовательного блока в соответствии с.изобретениемрасположены на цилиндрическом каркасе 9, выполненном из изол ционного материала (фиг. 2). Причем зар дный дроссель 2, разр дна катушка 4 и батаре накопительных конденсаторов 3 расположены вокруг каркаса с его внешней стороны, а ключевой прибор 1 размещен коаксиально внутри этогр каркаса анодным выводом вверх. Раз-, р дна катушка 4 расположена на верхней части каркаса около анодного вывода ключевого прибора 1, зар дный россель 2 - на нижней части каркаа , а батаре накопительных конденсаторов 3 - между зар дным дросселем и разр дной катушкой. Элементы преобразовательного блока электрически соединены между собой проводниками 10.The 30 known GIV key device, charge choke, storage capacitors, and discharge coil, as in high-voltage cells, require a large area for their placement, which causes large GIV sizes. The aim of the invention is to reduce the distributed parasitic inductances and mounting capacities. This goal is achieved by the fact that in the conversion unit of the pulse excitation generator, which contains a battery of storage capacitors, a charging choke, a 3-rd coil and a key device, for example, a pulsed tirathron, which through a discharge coil and a battery of storage capacitors is connected to an output parallel oscillatory circuit, the second terminal of which is connected to the cathode of the key device and the negative terminal, my power source, the positive terminal of which is connected to the point through the charging circuit The connections of the discharge coil and the storage capacitor battery, and the 1-dimensional spatial design, the choke coil, the discharge coil and the storage capacitor battery are located around the cylindrical frame of the insulating material on its outer side, and the key device is placed coaxially inside this frame The discharge coil is located on the top of the frame near the anode output of the key device, the charge throttle is on the bottom of the frame, and the storage capacitor battery is between the charges throttle and discharge code. The proposed placement of elements of the converter unit allows several times to reduce the parasitic inductances and mounting capacitance, virtually eliminate voltage surges on the active element due to the excitation of parasitic oscillatory circuits, and also significantly reduce the size of the converter unit. FIG. 1 shows a basic electrical circuit of the generator; in fig. 2 - conversion unit, general view, section. The pulsed excitation generator contains a key device 1 (Fig. 1}, for example, a pulsed thyratron, a charging choke 2, a storage capacitor (storage capacitor bank) 3, discharge coil 4 and an oscillating circuit 5 consisting of a capacitor b and an inductor 7. For The control key uses a control pulse generator 8. The elements 1–4 form the converter unit. The converter unit operates as follows: The storage capacitor 3 is charged through a high-voltage inductor 2 Voltage supply up to some voltage of positive polarity. When a key device 1 arrives at the control electrode from a generator 8, the key device turns on and the storage capacitor discharges through the discharge coil 4 and the key device 1 into the oscillating circuit 5. The current discharge pulse excites oscillations in the oscillating circuit at a frequency determined by the parameters of this circuit. The oscillating circuit is excited periodically with a frequency determined by the following frequency control pulses. In the known devices, the elements of the converter unit are located at some distance from each other, which is dictated by fulfilling the requirements for high-voltage installation, however, the connecting conductors for such installation have significant distributed capacitances and inductances that form parasitic oscillatory circuits. In these circuits, during the flow of a discharge current of a storage capacitor, parasitic oscillations are excited with a frequency not less than an order of magnitude higher than the frequency of the main circuit 5. The voltage of these oscillations, summed up with the reverse voltage of the key device in the postconducting period, form recurrent emissions voltage, the value of which can reach 50% of the main voltage, which leads to underutilization of the key device tio voltage and, consequently, in power. In addition, the parasitic oscillations that occur during operation suck off some of the useful energy, worsening its efficiency and heating up the part of the conversion unit. The specified spatial installation causes the large dimensions of the conversion unit. The elements of the converter unit in accordance with the invention are located on a cylindrical frame 9 made of an insulating material (Fig. 2). Moreover, the charge choke 2, the discharge of the coil 4 and the battery of storage capacitors 3 are located around the frame from its outer side, and the key device 1 is placed coaxially inside this frame of the anode upward. The coil 4 is located on the top of the frame near the anode output of the key device 1, the charging rosel 2 is located on the bottom of the frame, and the storage capacitor 3 battery is between the charging choke and the discharge coil. The elements of the conversion unit are electrically interconnected by conductors 10.

Предлагаемое расположение элементов преобразовательного блока обуславливает короткие рассто ни между элементами блока, что уменьшает распределенные емкости и индуктивности соединительных проводников, а также равенство потенциалов обраценных друг к другу токоведущих час (гей этих элементов, что, в свою очеэедь , значительно ослабл ет вли ние распределенных емкостей на работу устройства. Кроме того,, расположение элементов преобразовательного-блока в соответствии с изобретением позвол ет наиболее рационально использовать объём пространства, занимаемого блоком.The proposed arrangement of the elements of the conversion unit causes short distances between the elements of the unit, which reduces the distributed capacitances and inductances of the connecting conductors, as well as the equality of the potentials of the current-carrying current to each other (the gay of these elements, which, in turn, significantly reduces the effect of the distributed capacitors device operation. In addition, the arrangement of the elements of the conversion unit in accordance with the invention makes it possible to make the most efficient use of the space occupied by unit.

Claims

1. Details and elements of radar stations. Ed. A.Ya. Breitbart, .M., Soviet Radio, Vol.1. 1952, p. 159, fig. t-12.

2. Mastev V.Ya. HIGH frequency generators on pulsed hydrogen thyratrons for induction heating. Electrovacuum equipment. Issue 47, 1969, p. 57-65.

/i.f

to