SU1660139A2

SU1660139A2 - Cascaded voltage pulse generator

Info

Publication number: SU1660139A2
Application number: SU894665922A
Authority: SU
Inventors: Yurij N Novoselov; Sergej N Rukin; Yurij S Surkov
Original assignee: Inst Elektrofiziki Ural Otdel
Priority date: 1989-03-23
Filing date: 1989-03-23
Publication date: 1991-06-30

Description

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано в электрофизических установках для получения высоковольтныхThe invention relates to high-voltage pulse technology and can be used in electrical installations for high-voltage

пасенной энергии в нагрузку в виде пачки коротких импульсов. В каскадный генератор импульсных напряжений, содержащий последовательно включенные каскады, каждый из которых состоит из двух последовательно включенных конденсаторов 1.1, 1.2 (2.1, 2.2), один из которых шунтирован последовательно соединенными катушкой 3.1 (3.2) индуктивности, коммутатором 4.1 (4.2), дополнительным диодом 5.1 (5.2), введен выходной управляемый коммутатор 7, при этом емкость конденсатора 1.2(2.2) выбрана из соотношения Οι <10 Сг. где Ск Сг емкости конденсаторов 1.2,1.1 (2,2, 2.1) соответственно. За счет периодического перезаряда конденсаторов 1,2, 2.2 иenergy in the load in the form of a pack of short pulses. A cascade pulse voltage generator containing cascaded cascades, each of which consists of two successively connected capacitors 1.1, 1.2 (2.1, 2.2), one of which is shunted by series-connected coil 3.1 (3.2) inductance, switch 4.1 (4.2), an additional diode 5.1 (5.2), the output controlled switch 7 is introduced, and the capacitance of 1.2 (2.2) is chosen from the relation Οι <10 Cr. where Sk Cr capacitance capacitors 1.2,1.1 (2,2, 2.1), respectively. Due to the periodic recharging of capacitors 1,2, 2.2 and

срабатывания после каждого перезарядаtriggers after each recharge

ОABOUT

оabout

ωω

оabout

>>

тоthat

16601391660139

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано в электрофизических установках для получения высоковольтных импульсов напряжения.The invention relates to high-voltage pulse technology and can be used in electrical installations to produce high-voltage voltage pulses.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения передачи запасенной энергии в нагрузку в виде пачки коротких импульсов.The purpose of the invention is to expand the functionality by ensuring the transfer of stored energy to the load in the form of a pack of short pulses.

На фиг. 1 изображен каскадный генератор импульсных напряжений с двумя каскадами; на фиг. 2 - эпюры напряжений и токов на элементах генератора. <FIG. 1 shows a cascade pulse voltage generator with two stages; in fig. 2 - diagrams of voltages and currents on the generator elements. <

Каскадный генератор импульсных напряжений содержит последовательно включенные каскады, каждый из которых состоит из двух последовательно включенных конденсаторов 1.1 и 1.2 (2.1 и 2.2), один из которых шунтирован последовательно соединенными катушкой 3.1 (3.2) индуктивности, коммутатором 4.1 (4.2, дополнительным диодом 5.1 (5.2), зарядно-разрядные резисторы 6.1-6.3 и выходной управляемый коммутатор ?, к выходу генератора подключена нагрузка<8. Емкость С конденсатораThe cascade pulse voltage generator contains cascade series connected in series, each of which consists of two series-connected capacitors 1.1 and 1.2 (2.1 and 2.2), one of which is shunted by series-connected inductor 3.1 (3.2) inductance, switch 4.1 (4.2, additional diode 5.1 (5.2 ), charge-discharge resistors 6.1-6.3 and output controlled switch ?, the load <8 is connected to the output of the generator. Capacity C of the capacitor

1.2 (2.2) выбрана из соотношения СХ < 0,1 Сг, где С1. Сг—емкости конденсаторов1.2 (2.2) is chosen from the ratio СХ <0.1 Сg, where С1. Cr — capacitors

1.2 (2.2) и 1.1 (2.1) соответственно.1.2 (2.2) and 1.1 (2.1), respectively.

Каскадный генератор импульсных напряжений работает следующим образом.Cascade pulse voltage generator works as follows.

• Заряжаются конденсаторы 1.1, 1.2, 2.1 и 2.2 генератора. Первый накопительный конденсатор заряжается от источника непосредственно, а остальные конденсаторы -через резисторы 6.1-6.3. При этом практически вся энергия запасается в конденсаторах -1.1 и 2.1, поскольку выбрано соотношение С2/С1 >10.• Capacitors 1.1, 1.2, 2.1 and 2.2 of the generator are charged. The first storage capacitor is charged directly from the source, and the remaining capacitors through the resistors 6.1-6.3. At the same time, almost all of the energy is stored in the capacitors -1.1 and 2.1, since the C2 / C1 ratio is selected> 10.

В момент времени χ = х₀ (фиг. 2) запускаются коммутаторы 4.1 и 4.2 в контурах инверсии напряжения. Во время инверсии напряжения на конденсаторах 1.2 и 2.2 напряжение на выходном управляемом коммутаторе 7 генератора нарастает от 0 доAt time χ = x ₀ (Fig. 2), switches 4.1 and 4.2 are started in the voltage inversion circuits. During the inversion of the voltage on the capacitors 1.2 and 2.2, the voltage on the output controlled switch 7 of the generator increases from 0 to

~ 411_о за время χι — х₀ = π (ΙΧι)^1//2 (фиг. 2, кривая 9), где 1_- индуктивность катушек 3.1 и 3.2 в контурах инверсии; и© ~ напряжение заряда. При этом пробивное напряжение коммутатора 7 (кривая 10) превышает величину 411о, что препятствует его пробою на нарастающем участке выходного напряжения. В интервале времени от х₀ до χι ток в контурах инверсии изменяется по синусоидальному закону (кривая 11), напряжение на конденсаторах 1.1 и 2,1 не меняется (кривая 12), а напряжение инверсионных конденсаторов 1.2 и 2.2 меняет свою полярность по синусоидальному закону (кривая 13).~ 411 _o in time χι - x ₀ = π (ΙΧι) ^{1 // 2} (Fig. 2, curve 9), where 1_ is the inductance of coils 3.1 and 3.2 in inversion circuits; and © ~ charge voltage. In this case, the breakdown voltage of the switch 7 (curve 10) exceeds the value of 411o, which prevents its breakdown in the growing portion of the output voltage. In the time interval from x ₀ to χι, the current in inversion circuits varies sinusoidally (curve 11), the voltage on capacitors 1.1 and 2.1 does not change (curve 12), and the voltage of inversion capacitors 1.2 and 2.2 changes its polarity sinusoidally ( curve 13).

В момент времени χι, когда напряжение на выходе генератора достигает своего максимального значения, запускается коммутатор 7. В образовавшемся разрядном контуре, состоящем из последовательно соединенных конденсаторов 1.1, 1.2, 2.1 и 2.2 и нагрузки 8, возникает переходной процесс, приводящий к перераспределению напряжения по конденсаторам и появлению в нагрузке импульса напряжения (кривая 14). Амплитуда импульса напряжения на нагрузке равна 4и₀. а длительность импульса определяется емкостью СИ конденсаторов 1.2 и 2.2 и сопротивлением Кн нагрузки 8: Χύ ~ 2 (Сх/4) К_н (поскольку выполняется соотношение Οι « Сг). Импульс тока, протекающий по нагрузке 8 и являющийся первым импульсом в пачке, производит обратный перезаряд конденсаторов 1.2 и 2.2 за время действия импульса в нагрузке (кривая 13). Поскольку за время действия импульса х_и, которое на практике находится в диапазоне 10 -10^-6 с, коммутаторы 4.1 иAt time χι, when the voltage at the generator output reaches its maximum value, switch 7 is started. In the resulting discharge circuit consisting of series-connected capacitors 1.1, 1.2, 2.1 and 2.2 and load 8, a transient occurs, leading to a redistribution of voltage across the capacitors and the appearance of a voltage pulse in the load (curve 14). The amplitude of the voltage pulse on the load is _{4 and 0} . and the pulse duration determined by the capacitance of capacitors SI 1.2 and 2.2 kN load and a resistance 8: Χύ ~ 2 (Cl / 4) K _n (since the relation Οι «Cr). The current pulse flowing through the load 8 and being the first pulse in the pack, produces a reverse charge exchange of capacitors 1.2 and 2.2 during the pulse action in the load (curve 13). Since for the duration of the pulse x _and , which in practice is in the range of 10 -10 ^-6 s, the switches 4.1 and

4.2 в контурах инверсии напряжения не успевают восстановить свою электрическую прочность, то после окончания действия импульса в нагрузке 8 начинается следующий цикл перезаряда конденсаторов 1.2 и 2.2. При достижении максимальной величины выходного напряжения генератора вновь включается коммутатор 7 в момент времени Х2 и происходит генерирование второго импульса пачки в нагрузке и т.д.4.2 in the voltage inversion circuits do not have time to restore their dielectric strength, then after the end of the pulse in load 8, the next cycle of recharging 1.2 and 2.2 capacitors begins. When the maximum value of the output voltage of the generator is reached, the switch 7 is switched on again at the moment of time X2 and the second impulse of the pack in the load is generated, etc.

Claims

Claim

Cascade pulse voltage generator auth. St. No. 976489, characterized in that, in order to expand functionality by ensuring the transfer of stored energy to the load in the form of a pack of short pulses, the generator is equipped with an output controlled switch, the capacitance C of each of the capacitors shunted by series-connected inductor, switch and an additional diode is selected with the ratio, Cx <0.1 * Cr. where Cr is the capacity of the second capacitor of each of the cascades.

1660139