SU748822A1

SU748822A1 - Pulser

Info

Publication number: SU748822A1
Application number: SU782631781A
Authority: SU
Inventors: Юрий Александрович Отрубянников; Анатолий Степанович Сафронов
Priority date: 1978-06-21
Filing date: 1978-06-21
Publication date: 1980-07-15

Description

(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ(54) PULSE GENERATOR

1 ,one ,

Изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано дл формировани пр моугольных импульсов напр жени и линейно нарастающе- 5 го тока в индуктивных нагрузках, например в электромагнитах ускорителей зар женных частиц, импульсных трансформаторах .The invention relates to a pulse technique and can be used to form rectangular voltage pulses and a linearly increasing current in inductive loads, for example, in electromagnets of accelerators of charged particles, pulse transformers.

Известны генераторы импульсов, со-ю держащие накопительную конденсаторную батарею, подключенную к нагрузке через коммутационный узел, представл ющий комбинацию из неуправл емых и управл емых вентилей 1 и 2. гPulse generators are known that contain a storage capacitor bank connected to the load through a switching node, which is a combination of unmanaged and controlled gates 1 and 2. g

Известно устройство в котором возможно формирование .пр моугольных импульсов напр жени 1.A device is known in which the formation of a rectangular voltage pulse 1 is possible.

Однако их минимальна длительность ограничена услови ми исскуственной 20 коммутации -вентилей, кроме того, устройство не обеспечивает перемагничивани сердечника электромагнита.However, their minimum duration is limited by the conditions of the artificial switching 20 by fans, and, moreover, the device does not provide for the magnetization reversal of the electromagnet core.

Наиболее близким к данному изобре- / тению по технической сущности вл - 25 етс генератор импульсов, содержащий две основные накопительные конденсаторные батареи, обща точка одних выводов обкладок которых присоединена непо.средственно к общей точке об- JQThe closest to this invention by its technical nature is a pulse generator containing two main storage capacitor batteries, the common point of one of the leads of which are connected directly to the common point of the JQ

моток электромагнита и заземлена, присоединенные другими выводами обкладок к обмоткам электромагнита через основные управл емыеи неуправл емые вентили и через диоды ввода энергии к свободным клеммам последовательно включенные источники питани , обща точка которых заземлена 2.the coil of the electromagnet and is grounded, connected by other leads of the plates to the windings of the electromagnet through the main controlled and uncontrollable valves and through the energy input diodes to the free terminals of the series-connected power sources, the common point of which is grounded 2.

Недостатками данного устройства вл етс отсутствие перемагничивани сердечника в процессе раббты устройства , что приводит к увеличении веса электромагнита; кроме того, работа устройства принципиально возможна только от высоковольтных источников питани , требующих согласующих трансформаторов ; при j несимметриииндуктивйостей электромагнита один |йз источников питани будет работать более нагружено , и при определенных соотношени х энергии, запасаемой в индуктивност х электромагнита,, и энергии потерь в контурах возможно отключение одного из выпр мителей.The disadvantages of this device are the absence of magnetic reversal of the core during the operation of the device, which leads to an increase in the weight of the electromagnet; in addition, the operation of the device is fundamentally possible only from high-voltage power sources that require matching transformers; with j asymmetries of the inductances of the electromagnet, one | of the power sources will work more loaded, and at certain ratios of the energy stored in the inductances of the electromagnet, and the energy of losses in the circuits, one of the rectifiers can be turned off.

Цель изобретени - уменьшение веса электромагнита, ликвидаци вли ни несимметрии нагрузки и обеспечение работы генератора от низковольтных ис;точников питани .The purpose of the invention is to reduce the weight of an electromagnet, to eliminate the effect of load unbalance and to ensure the operation of the generator from low-voltage power sources.

748822 Поставленна цель достигаетс тем что генератор импульсов, содержащий две основные накопительные конденса торные батареи, обща точка одних вы водов обкладок присоединена непосредственно к общей очке обмоток электромагнита и заземлена, присоеди ненные другими выводами обкладок к обмоткам электромагн а через основйые управл еьие и неУйравл еквле вентили и через диоды вывода энергии - к свободным клеммам пбслеДовательно г включенных источнийЪв питани , обща точка которых зазе млена, дополнитель но обйёржит птвё йбцомогательные нако пительные конденсаторные батареи, ; вспомогательные управл емые и неуправл е1уые вентили, при этом одни выво ды обкладок вспомогательных накопител . ных конденсаторных батарей присоедине ны непосредственно к общей точке обмоток электромагнита, а .вторые - через встречно-параллельно включенные вспомогательные управл емые и неуправ л емые вентили присоединены ко вторым концам обмоток электромагнита, OCHOIJные неуправл емые вентили присоедине ны встречно-параллельно основным управл емым вентил м. Указанное позв л ет обеспечить работу генератора от нйзШвольтйого источника питани . На фиг. 1 представлена принципиальна схема.генератора импульсов; на фиг. 2 -диаграммы токов и напр жений в йндуктивносг х электромагнита и показаны моменты времени подачи управл ющих импульсов напр жени на сетки ламп и на управл ющие электроды ти- ристоров, , Генератор импульсов содержит основные накопительные конденсаторные батареи 1 и 2, основные управл емые вентили 3 и 4, обмотки 5 и б эЛектромагнита , основные неуправл емые вентили 7 и 8, вспомогательные неуправл емые вентили 9 и 10, вспомогательные накопительные конденсаторные батареи 11 и 12, вспомогательные управл емые вентили 13 и 14, диоды 15 и 16 ввода энергии, источники 17 и 18 пита ни . . . Обща точка основных-накопительных конденсаторных батарей 1, 2 и обща точка вспомогательных накопительных конденсаторных, батарей 11, 12 присоединены непосредственно к общей точке, обмоток 5, б электромагнита и заземлены . Основной управл емый вентиль 3 присоединен, анодом ко. второй обклад ке накопительной конденсаторной батареи 1, катод основного управл емо .го вентил 3 присоединен кО второму концу обмотки электромагнита 5. Встречно-параллельно основному управл емому вентилю 3 включен основк эй , неуправл емый вентиль 7, основной yпpaвл e ий в.ентиль 4 присоединен катодом ко второй обкладке основной накопительной конденсатор ной батареи 2. Анод основного управл емого вентил 4 присоединен ко втсрому концу обмотки электромагнита б. Встречнопараллельно основному управл емому вентилю 4 включен основной неуправл емый вентиль 8, вспомогательный управл емый вентиль 13 присоединен катодом ко второй обкладке всромогательной накопительной конденсаторной батареи 11, анод вспомогательного управл емого вентил 13 присоединен ко второму концу обмотки электромагнита 5, встречно-параллельно вспомогательному управл емому вентилю включен вспомогательный неуправл емый вентиль 9, вспомогательный управл емый вентиль 14 присоединен анодом ко второй обкладке вспомогательной накопительной конденсаторной батареи 12, катод вспомогательного управл емого вентил 14 присоединен ко второму концу электромагнита б, встречнотйараллельно вспомогательному управл емому вентилю 14 включен вспомогательный неуправл емый вентиль 10, отрицательный полюс источника 17 питани соединен с катодом диода 15 ввода энергии, анод которого присоединен ко второй обкладке вспомогательной н копительной конденсаторной батареи 11, положительный полюс источника 18 питани соединен с анодом диода 16 вв зда энергии, катод которого присоединен ко второй обкладке вспомогательгной ,.конденсаторной батареи 2, положительный полюс источника 17 питани и отрицательный полюс источника 18 питани заземлены. В исходном состо нии накопительные конденсаторные батареи 1 и 2 зар женц до требуемого Напр жени с пол р- ностью, указанной на фиг. 1 В момент подачи управл емого импульса- на основные управл емые вентили 3 и 4, они открываютс (момент времени to на фиг. 2) и основные Накопительные конденсаторные батареи 1 и 2 начинают разр жатьс на обмотки электромагнита 5 и 6i . По окончании действи управл ющего импульса Ьсновные управл емые венти- . ли 3 и 4 (момент времени t на фиг.2) закрываютс , в обмотках электромагнита таким образом формируютс пр моугольные импульсы напр жени . Энерги , запасённа в обмотках электромагнита 5 и 6 через вспомогательные неуправл екые вентили 9 и 10 поступает во вспомогательные накопительные конденсаторные батареи 11 и 12, зар жа их до напр жени с пол рностью, ука-, занной на фиг. 1. После окончани этого процесса подаютс управл ю1(ие импульсы на вспомогательные управл емые вентили 13 и 14 (момент времени tj на фиг. 2). Вспомогательные накопительные конденсаторы 11 и 12 на-, чинают разр жатьс через обмотки748822 The goal is achieved by the fact that a pulse generator containing two main storage capacitor batteries, a common point of one of the leads of the plates is connected directly to the common point of the electromagnet windings and grounded, connected by other leads of the plates to the windings of the electromagnet through the basic controls and not and through the power output diodes - to the free terminals after the power source is switched on, the common point of which is ground, which additionally causes the PTC to be compliant Naco pitelnye a capacitor; auxiliary controlled and uncontrolled valves, with only one output of the auxiliary storage plates. capacitor banks are connected directly to the common point of the electromagnet windings, and the second ones are connected via parallel-connected auxiliary controlled and uncontrolled valves connected to the second ends of the electromagnet windings; OCHOIJ uncontrolled valves are connected counter-parallel to the main controlled valve This allows the generator to operate from a low voltage power source. FIG. 1 is a schematic diagram of a pulse generator; in fig. 2 - diagrams of currents and voltages in the inductance of the electromagnet and shows the times of the supply of control pulses to the grid of lamps and to the control electrodes of the thyristors, The pulse generator contains the main storage capacitor banks 1 and 2, the main controlled valves 3 and 4, windings 5 and 6 of an electromagnet, main uncontrolled valves 7 and 8, auxiliary uncontrolled valves 9 and 10, auxiliary storage capacitor batteries 11 and 12, auxiliary controlled valves 13 and 14, power input diodes 15 and 16 gey, sources 17 and 18 pit ni. . . The common point of the main storage capacitor batteries 1, 2 and the common point of the auxiliary storage capacitor batteries 11, 12 are connected directly to the common point, the windings 5, b of the electromagnet and are grounded. The main controlled valve 3 is connected, an anode to. the second side of the storage capacitor bank 1, the cathode of the main controllable valve 3 is connected to the second end of the winding of the electromagnet 5. Counter-parallel to the main control valve 3 is turned on the main axis, unmanaged valve 7, the main directional in. the axis 4 is connected the cathode to the second plate of the main storage capacitor battery 2. The anode of the main controlled valve 4 is connected to the opposite end of the electromagnet winding b. Counter-parallel to the main control valve 4, the main uncontrolled valve 8 is turned on, the auxiliary controlled valve 13 is connected by a cathode to the second lining of the simultaneous accumulating capacitor battery 11, the anode of the auxiliary controlled valve 13 is connected to the second end of the electromagnet 5 winding, opposite to the auxiliary control valve the auxiliary uncontrolled valve 9 is turned on, the auxiliary controlled valve 14 is connected by an anode to the second plate of the auxiliary a storage capacitor bank 12, the cathode of the auxiliary controlled valve 14 is connected to the second end of the electromagnet b, an auxiliary uncontrolled valve 10 is connected oppositely connected to the auxiliary control valve 14, the negative pole of the power supply 17 is connected to the cathode of the energy input diode 15, the anode of which is connected to the second plate auxiliary capacitor battery 11, the positive pole of the power source 18 is connected to the anode of the diode 16 cc of energy, the cathode of which is connected The positive pole of power supply 17 and the negative pole of power supply 18 are grounded. In the initial state, the storage capacitor banks 1 and 2 charge to the required Voltage with the field indicated in FIG. 1 At the moment the controlled pulse is supplied to the main controlled valves 3 and 4, they open (time to in Fig. 2) and the main storage capacitor batteries 1 and 2 begin to discharge into the windings of the electromagnet 5 and 6i. Upon termination of the control pulse, the main control vents. Whether 3 and 4 (time t in Fig. 2) are closed, rectangular voltage pulses are thus formed in the windings of the electromagnet. The energy stored in the windings of the electromagnet 5 and 6 through the auxiliary uncontrolled valves 9 and 10 enters the auxiliary storage capacitor batteries 11 and 12, charging them up to a voltage with the polarity indicated in FIG. 1. After the end of this process, the control is given (s) pulses to the auxiliary control valves 13 and 14 (time tj in Fig. 2). Auxiliary storage capacitors 11 and 12 begin to discharge through the windings

электромагнита 5 и 6. При этом направление тока (штриховые линии на фиг. 1) противоположно первоначальному (сплошные линии на фиг. 1).electromagnet 5 and 6. In this case, the direction of the current (dashed lines in Fig. 1) is opposite to the original (solid lines in Fig. 1).

Таким образом происходит перемагничивание сердечника, электромагнита. В момент перехода напр жени на вспомогательных накопительных конденсаторных батаре х 11 и 12 через нуль воздействие управл ющего импульса на вспомогательные управл емые вентили 13 и 14 прекращ.зютс (момент времени ti на фиг. 2). В это -врем ток в обмотках электромагнита максимальный. За счет возникающей ЭДС самоиндукции в обмотках электромагнита 5 и 6 вспомогательные неуправл емые вентили 9 и 10 открываютс , и энерги возвращаетс в основные накопительные конденсаторные батареи 2 и 1.Thus, a magnetization reversal of the core, an electromagnet, occurs. At the moment when the voltage on the auxiliary storage capacitor batteries 11 and 12 passes through the zero, the influence of the control pulse on the auxiliary control valves 13 and 14 cease to exist (the time ti in Fig. 2). At this time, the current in the electromagnet windings is maximum. Due to the arising self-induced emf in the windings of electromagnet 5 and 6, the auxiliary uncontrolled gates 9 and 10 open and energy is returned to the main storage capacitor batteries 2 and 1.

В это врем в обмотках электромагнита формируетс второй- пр моугольный импульс напр жени , который может быть использован как рабочий. В паузах между импульсами, (, на фиг. 2), когда напр жение на вспомогательных накопительных конденсаторных батаре х 11 и 12 равно нулю, диоды 15 и 16 ввода энергии включаютс и от источников 17 и 18 питани происходит зар д вспомогательных Накопительных конденсаторных батарей 11 и 12 (пунктирна лини изменени напр жени и сн вспомогательных накопительных конденсаторных батарей 11 р 12 на фиг. 2), обеспечивающий комЬенсацию .потерь энергии в контурах генератора за импульс.At this time, a second rectangular voltage pulse is formed in the windings of the electromagnet, which can be used as a working voltage. In the pauses between pulses, (in Fig. 2), when the voltage on the auxiliary storage capacitor batteries x 11 and 12 is zero, the energy input diodes 15 and 16 are turned on and the auxiliary Accumulator capacitor batteries 11 are charged from the power sources 17 and 18. and 12 (dotted line of voltage variation and sn of auxiliary storage capacitor batteries 11 p 12 in Fig. 2), which compensates for the loss of energy in the generator circuits per pulse.

Таким Образом, описанный генератор импульсов позвол ет обеспечить перемагничивание сердечника электромагнита при одновременной ликвидации вли ни несимметрии нагрузки на работу источ.ника питани . Ввод энергии во вспомогательные накопительные кондент саторные батареи дает возможность отказатьс от согласующих трансформаторов в источниках питани и подключать ;источники питани непосредственно; к прокышленной- сети.Thus, the described pulse generator allows the magnetisation of the core of the electromagnet while at the same time eliminating the effect of load unbalance on the operation of the power supply. The input of energy into the auxiliary accumulator capacitor batteries makes it possible to refuse matching transformers in the power sources and to connect the power sources directly; to the pro-industry network.

Генератор импульсов может быть использован дл формировани высоковольтных импульсов.напр жени пр моугольной форма в индуктивных нагрузках , например в ускорител х зар женных частиц с ; пространственной орбитой , в импульсных трансформаторах. ,The pulse generator can be used to form high-voltage pulses. Square-wave voltage in inductive loads, for example, in accelerators of charged particles; spatial orbit, in pulse transformers. ,

Claims

1. USSR author's certificate, No. 171943, cl. H 05 H 7/04, 1961.

2. Certificate of CCCt

No. 275256, cl. K 3/53, 1965 (prototype),