SU593633A1

SU593633A1 - Electromagnet switched power supply device

Info

Publication number: SU593633A1
Application number: SU762391636A
Authority: SU
Inventors: С.Н. Васильев
Original assignee: Предприятие П/Я А-7904
Priority date: 1976-08-02
Filing date: 1976-08-02
Publication date: 1986-11-15

Abstract

УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОГО ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА, содержащее тиристорный вьшр митель, LC-фильтр пульсаций выпр мленного напр жени и блок фазового управлени выпр мителем, ко входу которого через•сумматор подключен регул тор, св занный с датчиком тока возбуждени электромагнита и с источником задающего сигнала, отличающеес тем, что, с целью повышени экономичности устройства,- с выхода сумматора на один из его входов замкнута дополнительна цепь отрицательной обратной св зи, образованной дифференциатором, блоком сравнени , однополу- периодным выпр мителем и усилителем, включенными последовательно, причем второй вход блока сравнени в этой цепи св зан с выходом упом нутого датчика тока.Wсел(^ со а>& оэ с^STRUCTURE OF PULSE POWER electromagnet comprising a thyristor vshr DC converter, LC-filter ripple rectified voltage and power phase control rectifier, to the input of which through • adder connected a controller coupled to the current sensor the excitation of the electromagnet and the driving signal source, wherein that, in order to increase the efficiency of the device, from the output of the adder to one of its inputs, an additional negative feedback circuit formed by a differentiator, comparison unit, eriodnym rectifier and amplifier, connected in series, said second comparison input block in the chain is coupled to the output of said sensor toka.Wsel (^ with a > & c ^ oo

Description

Изобретение относитс к технике электрооборудовани экспериментальной физики и может быть использовано, например, дл питани кольцевых электромагнитов протонных синхротронов. The invention relates to the technique of electrical equipment of experimental physics and can be used, for example, to power the ring electromagnets of proton synchrotrons.

Известны устройства импульсного питани экспериментального электромагнита , содержащие тиристорный выпр митель с блоком фазового управлени и LC-фильтром пульсаций выпр мленного напр жени . Известно устройство импульсного питани электромагнита , содержащее тиристорный выпр митель с пассивным LC-фильтром пульсаций и блоком фазового управлени выпр мителем . К сумматору, установленному н-а входе блока фазового управлени , подключен регул тор, вход которого св зан с датчиком тока возбуждени электромагнита и источником задающего сигнала Устройство формирует трапецеидальный импульс тока, рабочими участками которого вл ютс фронт и вершина. Амплитуда импульса тока регулируетс в широком диапазоне (примерно от 10 до 100% максимального значени ). Дл сокращени времени спада выпр митель с помощью блока фазового управлени переводитс в инверторный режим. Однако известные устройства характеризуютс низкой экономичностью, вызванной большим диапазоном регулировани амплитуды импульса тока. При переводе выпр мител в инверторный режим амплитуда разр дного тока конденсатора фильтра не должна превьшать значени посто нного тока, протекающего через дроссель фильтра и электромагнит. В противном случае выпр митель закрываетс , и в системе нагрузка-конденсатор фильтра возникает медленно затухающий колебательный процесс. Дл предотвращени этого приходитс устанавливать дроссель фильтра со значением индуктивности, больше рассчитанного по критери м минимального веса и габаритов или стоимости фильтра. Поэтому, обычно ввод т ограничение минимального угла инвертировани . Однако при этом длительность спада увеличиваетс в большей степени, чем необходимо, так как врем разр да кон денсатора составл ет незначительную часть времени спада импульса тока. В результате увеличени времени спада растет .и величина потерь электроэнергии в кольцевом электромагните.Pulse powering devices of an experimental electromagnet are known, which contain a thyristor rectifier with a phase control unit and an LC filter of pulsations of rectified voltage. A device for pulsed powering an electromagnet is known, which contains a thyristor rectifier with a passive LC filter of pulsations and a phase control unit of a rectifier. A controller is connected to the adder, installed on the input of the phase control unit, the input of which is connected to the electromagnet excitation current sensor and the source of the driving signal. The device generates a trapezoidal current pulse whose working parts are the front and the top. The amplitude of the current pulse is regulated over a wide range (approximately from 10 to 100% of the maximum value). To shorten the decay time, the rectifier is converted to inverter mode by means of a phase control unit. However, the known devices are characterized by low efficiency, caused by the large range of current pulse amplitude control. When converting a rectifier to an inverter mode, the amplitude of the discharge current of the filter capacitor should not exceed the value of the direct current flowing through the filter choke and the electromagnet. Otherwise, the rectifier closes, and a slowly damped oscillatory process occurs in the filter load-capacitor system. To prevent this, you must install a filter choke with an inductance value greater than the minimum weight and size or cost of the filter calculated by the criteria. Therefore, a limitation of the minimum invert angle is usually introduced. However, the duration of the decay is increased to a greater extent than necessary, since the discharge time of the capacitor is a small part of the decay time of the current pulse. As a result of the increase in the decay time, the amount of electric energy losses in the ring electromagnet increases.

Кроме того, необходима перестройка уровн ограничени в зависимости от амплитуды импульса тока, так как настройка по минимальному значению амплитуды приводит к увеличению времени спада при значени х амплитуды и импульса тока больше минимальной.In addition, the limiting level needs to be adjusted depending on the amplitude of the current pulse, since tuning by the minimum amplitude value leads to an increase in the decay time for the amplitude and current pulse values greater than the minimum.

Целью изобретени вл етс повышение экономичности. В предлагаемом устройстве это достигаетс тем, что в нем с выхода сумматора на один из его входов замкнута дополнительна цепь отрицательной обратной св зи. Цепь обратной св зи образована дифференциатором , блоком сравнени , однополупериодным выпр мителем и усилителем , включенными последовательно , причем второй вход блока сравнени в этой цепи св зан с выходом упом нутого датчика тока.The aim of the invention is to improve the economy. In the proposed device, this is achieved by the fact that an additional negative feedback circuit is closed in it from the output of the adder to one of its inputs. The feedback circuit is formed by a differentiator, a comparator unit, a half-wave rectifier and an amplifier connected in series, the second input of the comparator unit in this circuit being connected to the output of the current sensor.

На чертеже представлена схема (упрощенна ) предлагаемого устройства.The drawing shows a diagram (simplified) of the proposed device.

Тиристорный выпр митель 1 подключен через LC-фильтр 2 пульсаций выпр мленного напр жени к электромагниту 3 и датчику 4 тока, включенными последовательно. Выход датчика 4 тока соединен со входом блока 5 сравнени , другой вход которого св зан с источником 6 задающего.сигнала. Выход блока 5 сравнени через регул тор 7 и сумматор 8 соединен с блоком |9 фазового управлени , выход котороТо подключен к тиристорному выпр мителю 1. Выход сумматора 8, установленного на входе блока 9 фазового управлени , через дифференциатор 10, блок 11 сравнени , однополупериодный выпр митель 12 и усилитель 13, включенные последовательно, св зан со входом этого же сумматора. Второй вход блока 11 сравнени подключен к выходу датчика 4 тока.The thyristor rectifier 1 is connected via an LC filter 2 pulsations of rectified voltage to electromagnet 3 and current sensor 4 connected in series. The output of current sensor 4 is connected to the input of comparator unit 5, another input of which is connected to the source 6 of the master signal. The output of the comparator unit 5 through the regulator 7 and the adder 8 is connected to the phase control unit | 9, the output of which is connected to the thyristor rectifier 1. The output of the adder 8, installed at the input of the phase control unit 9, through the differentiator 10, the comparator unit 11, a full-wave rectifier the driver 12 and the amplifier 13, connected in series, are connected to the input of the same adder. The second input of the comparator unit 11 is connected to the output of the current sensor 4.

При подаче сигнала инвертировани источником 6 или при быстром уменьшении сигнала с его выхода на выходах блока 5 и .регул тора 7 выходной сигнал измен етс практически скачком. При этом блок 9 стремитс перевести тиристорный выпр митель 1 в инверторный режим с максимальным значением напр жени инвертировани . Сигнал гибкой отрицательной обратной св зи, образованной дифференциатором 10, блоком 11 сравнени , однополупериодным выпр мителем 12 и усилителем 13, поступает на другой вход сумматора 8 с противоположным знаком и ог3 раничивает напр жение на входе блок 9 и, следовательно, на выходе тиристорного выпр мител 1. В результате амплитуда разр дного тока конденсаторов фильтра 2, пропорциональна скорости изменени напр жени на выходе тиристорного выпр мител 1, ограничиваетс до значени , меньшего чем текущее значение тока электромаг нита 3. Величина скорости изменени напр жени на входе блока 9 фазового управлени определ етс величиной сигнала , поступающего на вход блока 11 сравнени с выхода датчика 4 тока. При сигнале на выходе дифференциа тора 10, меньшем сигнала с датчика 4, однополупериодньш выпр митель закрыт и цепь отрицательной обратной св зи не вли ет на скорость изменени сигнала на входе блока 9, При по влении на выходе дифференциатора 10 сигнала,- большего сигнала с датчика 4, однополупериодный выпр митель 12 пропускает сигнал, который, после усилени усилителем 13, ограничивает скорость изменени сигнала на выходе сумматора 8. 33 Уровень ограничени скорости изменени сигнала определ етс текущим значением сигнала с датчика 4 тока. Соответствующий выбор коэффициента передачи дифференциатора 10 обеспечивает максимальную скорость изменени сигнала на входе блока 9 фазового управлени , при котором не происходит срыва инверторного режима выпр мител 1 разр дным током конденсатора фильтра 2. Установившеес значение сигнала инвертировани на входе блока 9 фазового управлени соответствует максимальному напр жению инвертирова ни тиристорного выпр мител 1, чтр. определ ет быстрый спад тока электромагнита 3. Использование предлагаемого устройства за счет быстрого спада тока электромагнита при инвертировании сокращает потери электроэнергии, рассеиваемой на активном сопротивле-. НИИ электромагнита и токопровод щих шинах, а его применение в системе питани протонного синхротрона ИТЭФ позволит сократить врем спада тока электромагнита и потери электроэнерrmt при инвертировании в 1,5-2 раза.When the inverting signal is applied by source 6 or when the signal rapidly decreases from its output at the outputs of block 5 and regulator 7, the output signal changes almost abruptly. In this case, unit 9 attempts to convert the thyristor rectifier 1 to the inverter mode with the maximum value of the inverting voltage. The signal of a flexible negative feedback, formed by differentiator 10, comparison unit 11, half-wave rectifier 12 and amplifier 13, is fed to another input of adder 8 with opposite sign and limits the voltage at input of block 9 and, therefore, at the output of thyristor rectifier 1. As a result, the amplitude of the discharge current of the capacitors of the filter 2, proportional to the rate of change of voltage at the output of the thyristor rectifier 1, is limited to a value less than the current value of the current of the electromagnet 3. In mask the rate of change voltage at the input of the block 9 is determined by the phase control signal value fed to the input of the comparison unit 11 from the output current sensor 4. When the signal at the output of the differentiator 10 is less than the signal from sensor 4, the half-wave rectifier is closed and the negative feedback circuit does not affect the rate of change of the signal at the input of block 9, when a signal appears at the output of the differentiator 10, a larger signal from the sensor 4, the half-wave rectifier 12 transmits a signal which, after being amplified by amplifier 13, limits the rate of change of the signal at the output of the adder 8. 33 The level of the limit of the rate of change of the signal is determined by the current value of the signal from current sensor 4. The appropriate selection of the differential ratio of the differentiator 10 ensures the maximum rate of change of the signal at the input of the phase control unit 9, which does not disrupt the inverter mode of the rectifier 1 by the discharge current of the filter capacitor 2. The set value of the inversion signal at the input of the phase control unit 9 corresponds to the maximum inverted voltage nor thyristor rectifier 1 cht. determines the rapid decrease of the current of the electromagnet 3. The use of the proposed device due to the rapid decrease of the current of the electromagnet during inversion reduces the loss of electricity dissipated on the active resistor. The scientific research institute of electromagnet and conductive tires, and its use in the power supply system of the proton synchrotron ITEP will reduce the time of the electromagnet current decline and the loss of electric power when inverting 1.5-2 times.

Claims

ELECTROMAGNET PULSED POWER DEVICE, comprising a thyristor rectifier, an rectified voltage ripple LC filter and a rectifier phase control unit, to the input of which a regulator is connected through an adder connected to an electromagnet excitation current sensor and with a reference signal source, characterized in that, in order to increase efficiency devices, · from the output of the adder to one of its inputs an additional circuit of negative feedback is formed, formed by a differentiator, a comparison unit, a single half-loop a rectifier and an amplifier connected in series, the second input of the comparison unit in this circuit being connected to the output of the current sensor.