SU1072206A1

SU1072206A1 - Pulse voltage source

Info

Publication number: SU1072206A1
Application number: SU813330263A
Authority: SU
Inventors: Семен Маркович Кацнельсон; Александр Петрович Лебедев; Николай Александрович Скрипко
Original assignee: Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе
Priority date: 1981-08-03
Filing date: 1981-08-03
Publication date: 1984-02-07

Abstract

1. ИСТОЧНИК ИМПУЛЬСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий подключенную к источнику посто нного тока Через входной дроссель мостовую тиристорную чейку с ЦС-цепью в диагонали и вст речно-параллед,ьными диодами, параллЪльно которой подсоединена последовательна цепочка, состо ща SSlL fw y..- J r Чf:ГlSIS lE S K из разделительного кондвЕгсатора, дроссел и первичной обмотки 1зыходиого трансформатора обмотка которого черс;, выпр митель подключена к выхоДньгм вывода, причем параллельно первичной обмотке подсоединены последо1 а1 елыю соединенные конденсатор и тиристор, 3aiiiyK тированный встречным венгшшм, а также дополнительный дроссель, отличающий с тем, что, с целью расигирени функциональных возможностей за счет частотного регулировани выходного напр жени при изменении сопротикнени наг-рузки, дополнительный дроссель включен последовательно с кондс :нсатором, обра-§. зу резонансный ЦС-контур, а в качестве встречного Вентил использован тиристор. Ю1. SOURCE OF PULSE VOLTAGE, containing connected to a DC source Through the input throttle bridge thyristor cell with a CA circuit in the diagonal and parallel-parallel diodes, parallel to which is connected a series chain consisting of SSlL fw y ..- J r Чf: ГlSIS lE SK from the isolating air conditioner, throttles and the primary winding of a diode transformer winding of which is connected; the rectifier is connected to the output terminal, parallel to the primary winding of the connected condensate a torus and a thyristor, 3aiiiyK, tinted by a counter Hungarian, as well as an additional choke, which is distinguished by the fact that, in order to diversify its functionality due to frequency regulation of the output voltage when changing the load-resistance, the choke is connected in series with the controller: §. a resonant CA circuit is used, and a thyristor is used as the counter valve. YU

Description

2. Источник импульсного напр жени по п. 1, отличающийс тем, что, с целью обеспечени бестоковых пауз между пакетами унипол рных импульсов, ккгжду точкой2. The source of pulsed voltage according to claim 1, characterized in that, in order to provide current-free pauses between packets of unipolar pulses, a dot

соединени разделительного конденса тора с дросселем и отрицательным полюсом источника питани включен в пр мом направлении дополнительный тиристор.An interconnecting coupling capacitor with a choke and a negative pole of the power supply is connected in the forward direction to an additional thyristor.

Изобретение относитс к преобразовательной технике и может 6ыт1 применено дл размерной электрохимической и электроэрозионной обработки металлов в импульсных источниках питани .The invention relates to a converter technique and can be applied 6ty1 for dimensional electrochemical and electroerosive processing of metals in pulsed power sources.

Нагрузкой импульсных источников питани в электрообработке вл етс межэлектродный зазор, характеризующийс значительным изменением сопротивлени на различных видах и стади х обработки. Это приводит к большим изменени м, вслед за сопротивлением межэлектродного зазора, тока (дл источников напр жени ) или напр жени (дл источников тока), либо и того и другого дл источников с естественной характеристикой, что нарушает оптимальное течение процесса электрообработки, выдвига задачу стабилизации и регулировани параметров фррмируемнх импульсов.The load of pulsed power sources in electrical processing is the interelectrode gap, which is characterized by a significant change in resistance at different types and stages of processing. This leads to large changes, following the resistance of the interelectrode gap, current (for voltage sources) or voltage (for current sources), or both for sources with a natural characteristic, which violates the optimal course of the electric treatment process, putting forward the task of stabilizing and adjusting the parameters of the formable pulses.

Известен источник пакетов унипол рных импульсов тока, Содержащий последовательно соединенные источник посто нного тока, дроссель и мостовой тиристорный инвертор с коммутирующей LC-цепью в диагонали и обратными диодами, а также нагрузку включенную в диагональ посто нного тока диодного моста ti.A source of packets of unipolar current pulses is known, containing a series-connected direct current source, a choke and a bridge thyristor inverter with a switching LC circuit in the diagonal and reverse diodes, as well as the load included in the diagonal of the direct current of the diode bridge ti.

Недостатком известного источника пакетов унипол рных импульсов тока вл етс ограниченный диапазон регулировани выходного напр жени , так как даже при полном резонансе между последовательно соединенными конденсатором и индуктивностью колебательного контура, когда их суммарные реактивное сопротивление равно нулю, нагрузка не шунтируетс .A disadvantage of the known source of current unipolar current pulses is the limited range of output voltage regulation, since even with full resonance between series-connected capacitor and oscillating circuit inductance, when their total reactance is zero, the load is not shunted.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс формирователь пакетов высокочастотных импульсов тока, содержащий преобразовательный мост на зашунтированныхобратными диодами тиристорах с коммутирующим ЦС-контуром в диагонали переменного тока,. Подключенный к положительному выводу , и св занный с анодным выводом посто нного тока моста входной дроссель , последовательную цепь из разделительного конденсатора и защитного , дроссел , один клвод которогоThe closest to the proposed one is a shaper of high-frequency current pulses, containing a converter bridge on shunted inverse diodes of thyristors with a switching CA circuit in the diagonal of alternating current. Connected to the positive terminal, and connected to the anode DC output of the bridge, an input choke, a series circuit from the isolating capacitor and a protective circuit, a drosel, one of which

подключен к анодному выводу посто нного тока моста, а другой св зан с катодным выводом посто нного тока через первичную обмотку выходного трансформатора, соединенные последовательно конденсатор и зашунтированный обратным диодом тиристор, подключенные параллельно первичной обмотке выходного трансформатора, вторична обмотка которого св зана с йыходными выводами через выпр митель 2.connected to the anode DC output of the bridge, and the other connected to the cathode DC output through the primary winding of the output transformer, a capacitor connected in series and a thyristor shunted by a reverse diode connected in parallel to the primary winding of the output transformer, the secondary winding of which is connected to the output leads through straightener 2.

Недостатком формировател паке- высокочастотных импульсов тока j вл етс невозможность регулировани напр жени , поскольку параллельный колебательный контур формировател имеет добротность во всех режимах работы меньше единицы Q 1,The disadvantage of a current-frequency current pulse generator j is the impossibility of controlling the voltage, since the parallel oscillator circuit of the former has a good quality in all operating modes less than a unit Q 1,

Цель изобретени - расширение ., функциональных возможностей за счет частотного регулировани выходного напр жени при изменении сопротивлени нагрузки.The purpose of the invention is to expand the functionality due to the frequency regulation of the output voltage when the load resistance changes.

Поставленна цель достигаетс тем, что в источнике импульсного напр жени , содержащем подключенную к источнику посто нного тока через входной дроссель мостовую тиристорную чейку с Сс-цепью в диагонали и ветречно-параллельнь1ми диодами, параллельно которой подсоединена последовательна цепочка, состо ща из разделительного конденсатора, дроссел и первичной обмотки выходного трансформатора, вторична обмотка которого через выпр митель подключена к выходным выводам, причем параллельно Первичной обмотке подсоединены последовательно соединенные конденсатор и тиристор, зашунтированный встречным вентилем, а также дополнительный дроссель, последний включен последовательно с конденсатором, образу резонансный LC-контур, а в качестве встречного вентил использован тиристор.The goal is achieved by the fact that in a pulse voltage source containing a thyristor cell connected to a DC source through an input choke with a Cc-circuit in the diagonal and wind-parallel diodes, in parallel with which is connected a series circuit consisting of a separation capacitor, a throttle and the primary winding of the output transformer, the secondary winding of which through a rectifier is connected to the output terminals, and parallel to the Primary winding are connected no connected capacitor and a thyristor shunted by a counter valve, as well as additional choke, the latter is connected in series with a capacitor to form a resonant LC-circuit, and as a counter-gate thyristor is used.

Кроме того, дл обеспечени бестоковых пауз между пакетами унипол рных импульсов, между точкой соединени разделительного конденсатора с дросселем и отрицательным полю .сом источника питани включен в пр MOM направлении дополнительный тири тор.In addition, to provide currentless pauses between packets of unipolar pulses, an additional thyristor is connected in the forward direction from the point of connection of the separation capacitor to the choke and the negative field of the power source.

Введение последовательного резонансного LC-контура параллельно нагрузке позвол ет регулировать и стабилизировать эквивалентное сопротивление нагрузочной цепи путем изменени частоты инвертировани . Напр жение на межэлектродном зазоре в интервале импульса определ етс выражениемThe introduction of a series resonant LC circuit parallel to the load allows one to regulate and stabilize the equivalent resistance of the load circuit by changing the inversion frequency. The voltage across the interelectrode gap in the pulse interval is determined by the expression

U JZj ,U JZj,

где J - ток инвертора;where J is the inverter current;

Zj- эквивалентное сопротивление нагрузочной цепи.Zj is the equivalent resistance of the load circuit.

На фиг. 1 представлена схема ис точника импульсного напр жени ; на фиг. 2 - схемы источника импульсного напр жени с использованием нагрузочного трансформатора и без него; на фиг. 3 - схема, обеспечивающа бестоковую паузу.FIG. Figure 1 shows the source voltage pulse diagram; in fig. 2 shows pulse source voltage circuits using and without a load transformer; in fig. 3 is a circuit providing a non-current pause.

Источник импульсного напр жени дл размерной электрохимической и электроэрозионной обработки металлов (фиг.. 1) содержит источник 1 питани посто нного тока, к- которому через входной дроссель 2 подключена мостова чейка 3, образованна тиристорами 4 - 7 и встречно-параллельными диодами 8 - 11 и коммутирующей цепью, состо щей из дроссел 12 и конденсатора 13. -Параллельно инверторному мосту присоединена цепь, состо ща из разделительного конденсатора 14/ дроссел 15, нагрузочной цепи 16. Нагрузочна цепь 16 состоит из выпр мител на диодах 17 и 18, подключенного к вторичной обмотке трансформатора 19, через который включен межэлектродный зазор 20 .A pulse voltage source for dimensional electrochemical and electroerosive metal processing (Fig. 1) contains a DC power supply 1 to which pavement cell 3, formed by thyristors 4-7 and counter-parallel diodes 8-11, is connected through the input choke 2 and a switching circuit consisting of droplets 12 and a capacitor 13. A parallel circuit is connected to the inverter bridge, consisting of an isolating capacitor 14 / droselle 15, a load circuit 16. The load circuit 16 consists of rectifiers on diodes 17 and 18 connected to the secondary winding of the transformer 19, through which included the interelectrode gap 20.

.Друга ветвь нагрузочной цепи образована резонансным LC-контуром с конденсатором 21 и дросселем 22 и встречно-параллегльными тиристорами 23 и 24. .,The other branch of the load circuit is formed by a resonant LC circuit with a capacitor 21 and a choke 22 and anti-parallel thyristors 23 and 24..,

Тиристоры 23 и 24, образующие ключ переменного тока, предназначены дл предотвращени разр да конденсатора 21 через нагрузку 20 в паузе, когда инвертор выключен. В паузе они выключены, а во врем работы чейки 3 включены.The thyristors 23 and 24, which form the AC switch, are designed to prevent the capacitor 21 from discharging through the load 20 in the pause when the inverter is turned off. In the pause, they are turned off, and during operation, cells 3 are turned on.

На фиг. 2 представлена схема источника без нагрузочного трансформатора с мостовым выпр мителем 17, 16, 25 и 26, а на фиг. 3 показано включение дополнительного тиристора 27. FIG. Figure 2 shows the source without a load transformer with a bridge rectifier 17, 16, 25, and 26, and FIG. 3 shows the inclusion of an additional thyristor 27.

Источник импульсного напр жени дл размерной электрохимической и электроэрозионной обработки металлов работает следующим образом.The source of pulsed voltage for dimensional electrochemical and electroerosive metal working is as follows.

При включении тиристоров 4, 7 по контуру тиристор 4 - конденсатор 13 - дроссель 12 - тиристор 7 трансформатор 19 - дроссель 15 конденсатор 14 протекает полуволна колебательного тока, перезар жающа конденсатор 13 коммутирующей цепочки 12, 13. Часть этого тока ответв5 л етс через тиристор 23, дроссель 22 и конденсатор 21. Затем обратна полуволна колебательного тока протекает по контуру диод 11 дроссель 12 - конденсатор 13 - -ди0 од.8 - конденсатор 14 - дроссель 15 трансформатор 19, при этом часть этого тока ответвл етс через конденсатор 21 - дроссель 22 - тиристор 24.When the thyristors 4, 7 are switched on the circuit, the thyristor 4 — capacitor 13 — choke 12 — thyristor 7 transformer 19 — choke 15, capacitor 14 flows through a half-wave of oscillating current, reloading the capacitor 13 of the switching chain 12, 13. Part of this current is branched through the thyristor 23 , the choke 22 and the capacitor 21. Then the reverse half-wave of the oscillating current flows through the circuit diode 11 choke 12 - capacitor 13 - -di0-one.8 - capacitor 14 - choke 15 transformer 19, while part of this current branches through capacitor 21 - choke 22 - thyrist 24 p.

5В дальнейшем при включении тирис .торов 5 и 6 и затем диодов 9 и 10 процесс протекает аналогично. Такимх образом, ток тиристоров 4, 7 (5, 6) и ток встречно-параллельных диодов 8,5 In the future, when Tiris. 5 and 6 are turned on and then diodes 9 and 10, the process proceeds in a similar way. Thus, the current of thyristors 4, 7 (5, 6) and the current of anti-parallel diodes 8,

0 11 (9, 10) проходит через трансформатор и выпр мите.ль, протека через межэлектродный промежуток 20 в одном направлении.0 11 (9, 10) passes through the transformer and straightens., Flowed through the interelectrode gap 20 in one direction.

За полный цикл работы тиристоровFor the full cycle of thyristors

5 и диодов моста через межэлектродный.-, зазор протекает пакет, состо щий из четщэех унипол рных импульсов. Такой пакет может быть повторен несколько раз подр д, образу общий унипол рQ ный импульс любой длительности. Затем в работе, инвертора следует пауза , определ юща требуемую скважность пакетов импульсного тока, протекающего через межэлектродный промежуток . Дл этого снимаютс управл кадие импульсы со всех тиристоров источника питани .5 and the bridge diodes through the interelectrode. The gap flows through a packet consisting of four unipolar pulses. Such a packet can be repeated several times, forming a common unipolar impulse of any duration. Then, in operation, the inverter is followed by a pause, which determines the required duty cycle of pulsed current packets flowing through the interelectrode gap. To do this, control the control pulses from all the thyristors of the power source.

Дл регулировани напр жени на межэлектродном зазоре при изменени х сопротивлени нагрузки при необходи0 мости .обработки деталей, имеющих разное сопротивление нагрузки, атакже при необходимости стабилизации напр жени на нагрузке введен последовательный резонансный LC-кон5 тур 21, 22, включенный через встречно-параллельные тиристоры 23 и 24, которые открыты во.врем работы моста. В.результате этого контур оказываетс присоединенным параллельноTo regulate the voltage at the interelectrode gap with changes in load resistance, if necessary, processing of parts with different load resistances, if necessary, to stabilize the voltage at the load, a series resonant LC-circuit 21, 22 connected through anti-parallel thyristors 23 and 24, which are open during the operation of the bridge. B. As a result, the loop is connected in parallel.

0 межэлектродному промежутку. Ток ин-. вертора, который мало зависит от эквивалентного сопротивлени , включенного в нагрузочную цепь, разветвл етс между-резонансным LC-конту5 ром 21, 22 и межэлектродным зазором обратно пропорционально их эквивалентным сопротивлени м.0 interelectrode gap. Current in-. The driver, which is little dependent on the equivalent resistance included in the load circuit, splits between the resonant LC circuit 21, 22 and the interelectrode gap in inverse proportion to their equivalent resistance.

При небольшом изменении частоты управлени эквивалентное сопротивле0 ние LC-контура резко мен етс . При резонансе оно близко к нулю, а при расстройке резонанса быстро увеличиваетс . Поэтому при холостом ходе частота устанавливаетс таким обра5 зом, что эквивалентное сопротивлениеWith a small change in the control frequency, the equivalent resistance of the LC circuit changes dramatically. At resonance, it is close to zero, and at detuning, the resonance increases rapidly. Therefore, when idling, the frequency is set in such a way that the equivalent resistance

резонансного контура имеет величину, при которой напр жение на межэлект родном зазоре с большим сопротивлением равно номинальному, а при наи большей нагрузке частота устанавливаетс такой, при которой эквивалентное сопротивление резонансного контура имеет максимальное значение, ток в него ответвл етс небольшой и напр жение на нагрузке с малым сопротивлением также имеет номинальное значение. При всех промежуточных сопротивлени х нагрузки путем регулировани частоты напр жение на нагрузке может поддерживатьс посто нным. Диапазон регулировани частоты составл ет пор дка 4%,the resonant circuit has a value at which the voltage at the interelectronic gap with a large resistance is nominal, and at the highest load the frequency is set so that the equivalent resistance of the resonant circuit has a maximum value, the current to it is small and the voltage across the load low resistance also has a nominal value. With all intermediate load resistances, by controlling the frequency, the voltage across the load can be kept constant. The frequency control range is in the order of 4%,

Процесс стабилизации напр жени легко автоматизируетс путем сравнени выходного напр жени с опорным посто нным напр жением, полученным, например, на стабилитроне. Незначительное отклрчение выходного напр жени от номинального легко улавливаетс схемой сравнени и воздействует на элемент схемы управлени , регулирующей частоту инвертора.The voltage stabilization process is easily automated by comparing the output voltage with the reference constant voltage, obtained, for example, at a zener diode. A slight disconnection of the output voltage from the nominal voltage is easily picked up by the comparison circuit and acts on the element of the control circuit that controls the frequency of the inverter.

Кроме того, стабилизаци напр жени осуществл етс не только при изменении сопротивлени нагрузки, но и при колебани х напр жени в питающей сети переменного тока.In addition, voltage stabilization is carried out not only with a change in the load resistance, but also during voltage fluctuations in the AC mains.

Аналогично работает источник, приведенный на фиг. 2.The source shown in FIG. 2

На фиг. 3 приведена схема, в которой между точкой соединени разделительного конд .нсатора 14 с дросселем 15 включен тиристор 27 дл того, чтобы избежать во врем паузыFIG. 3 is a diagram in which a thyristor 27 is turned on between the point of connection of the separation cond. 14 with the choke 15 in order to avoid a pause.

протекани тока через нагрузку. При образовании- паузы пакетами импульсов , когда снимаютс управл юоуге импульсы со всех тиристоров инвертора , подаетс отпирающий импульс на тиристор 27. Тогда посто нней ток, протекающий через дроссель 2, устремл етс через конденсатор 14 и тиристор 27, мину нагрузку, включенную непосредственно или через нагрузочный трансформатор. После окончани паузы, когда включаютс тиристоры инвертора, их ток потечет навстречу току, текущему через тиристор 27, и он автоматически гаснет. . В результате тиристор 27 обеспечивает получение бестоковой паузы пакетами импульсов, что необХодИ .МО при электроэрозионной и электрохимической обработке металлов. , Данный стабилизированный источник импульсного напр жени дл размерной электрохимической и электроэрозионной обработки по сравнению с известными источниками позвол ет регулиро5 вать напр жение на межэлектродном зазоре в широких пределах в процессе обработки несмотр на изменение сопротивлени , а также возможность стабилизировать его на любом уров0 не, что обеспечивает возможность выбора оптимального течени процесса электрообработки.current flow through the load. During the formation of pauses of pulse packets, when pulses from all inverter thyristors are removed to control, a unlocking pulse is applied to thyristor 27. Then direct current flowing through choke 2 rushes through capacitor 14 and thyristor 27, min load connected directly or through load transformer. After the end of the pause, when the inverter thyristors are turned on, their current will flow towards the current flowing through the thyristor 27, and it will automatically go out. . As a result, the thyristor 27 provides a current-free pause with pulse packets, which is necessary for electro-erosion and electrochemical processing of metals. This stabilized source of pulse voltage for dimensional electrochemical and electroerosive treatment in comparison with known sources makes it possible to regulate the voltage at the interelectrode gap over wide limits in the course of processing despite the change in resistance and the ability to stabilize it at any level, which ensures the possibility of choosing the optimal course of the electric treatment process.

Таким образом предлагаемое устройство может быть применено в качестве мощного импульсного источника напр жени дл электрохимической и электроэрозионной обработки металлов ,Thus, the proposed device can be used as a powerful pulsed voltage source for electrochemical and electroerosive processing of metals,

Claims

1. SOURCE OF A PULSE VOLTAGE, comprising a bridge thyristor cell with an EC circuit in the diagonal and counter-parallel diodes connected to a direct current source through an input inductor, in parallel with which a series circuit consisting of an isolation capacitor, inductor and primary winding of the input transformer is connected, a secondary winding which through a rectifier is connected to the output terminals, and in parallel with the primary winding connected in series with a capacitor and thyristor, untyrozed by the oncoming valve, as well as an additional inductor, characterized in that, in order to expand the functionality due to the frequency regulation of the output voltage when the load resistance changes, the additional inductor is connected in series with the capacitor, forming a resonant / EC circuit, and as an oncoming valve used thyristor.

»SU, 1072206

2. The source of the pulse voltage pop. 1, characterized in that, in order to ensure uninterrupted gaps between the unipolar pulse packets, an additional thyristor is connected in the forward direction between the connection point of the separating capacitor · "torus with the inductor and the negative pole of the power supply.