SU815895A1 - Высоковольтный импульсный модул тор - Google Patents

Description

(54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано дл  питани  высокочастотных генераторов.

Известен высоковольтный импульсный модул тор, содержащий формирующую линию , сетевой повышающий трансформатор, выпр митель, сглаживающий фильтр, зар дный и разр дный ключи и повышающий импульсный трансформатор 1.

Однако вследствие конечного коэффициента сглаживани  пульсаций сглаживающего фильтра у таких модул торов наблюдаетс  пульсаци  амплитуды выходного импульса . Использование фильтра с повыщенным коэффициентом сглаживани  пульсаций приводит к увеличению габаритов и веса устройства.

Известен высоковольтный импульсный модул тор, содержащий 3-х фазовый сетевой повышающий трансформатор, выпр митель , зар дный дроссель, формирующий линию , зар дные и разр дные тиристоры и повыщающий импульсный трансформатор |2.

Однако в модул торе отсутствует пульсаци  амплитуды выходного ийгкульса, так как частота повторени  выходных импульсов равна 5 Гц, т. е. частоте питающей сети . в этом модул торе на выходе выпр мител  получаетс  напр жение пор дка 5-6 кВ, что приводит к необходимости примен ть во всех узлах схемы большое количество последовательно соединенных полупроводниковых элементов (диодов или тиристоров), поскольку эти элементы на такие напр жени  и большие токи (в цепи зар да до 30 А, в цепи разр да до 1 кА) не выпускаютс  серийно . Это не позвол ет выполн ть устройство в малых габаритах и снижает надежность его работы. Габариты и вес сетевого повышающего трансформатора, рассчитанного на полную среднюю мои ность модул тора, составл ют значительную чисть от габаритов и веса всего устройства, особенно при большой (более 1 кВт) мощности модул тора. Это обсто тельство не позвол ет выполнить модул тор в №/це переносной конструкции. Наличие потерь в сетевом трансформаторе ограничивает максимально достижимую, величину коэффициента полезного действи  модул тора , что ухудшает его эксплуатационные характеристики.

Цель изобретени  - повышение коэффии ,ивйта полезного действи  и снижении веса .и габаритов.

1 lotTaB.ieHiiuH це;1ь достигаетс  тем. что высоковольтный импульсный модул тор, содержащий секцию, состо щую из последовательно соединенных зар дного дроссел , первого зар дного тиристора и первой формирующей линии, и разр дного тиристора, а также импульсный трансформатор и блок коммутации тиристоров, соединенный с их управл ющими электродами, вьпюлнен в виде трех секций, в каждую из которых дополнительно введены втора  формирующа  лини  и второй зар дный тиристор, причем общие выводы формирующих линий каждой секции объединены и подключены ко входам зар дных дросселей, соединенных с соответствующей И1иной исто1;ника питани , второго зар дного тиристора каждой секции соединен со входом второй формирующей линии, катод - с выходом зар дного дрос.сел , а разр дный тиристор Е ключен между выходом первой формирующег линии и первым выводом первичной обмотки импульсного трансформатора, второй выход которой подключен к выходу второй формирующей линии.

На чертеже изображена принципиальна  схема предлагаемого высоковольтного импульсного модул тора.

Модул тор содержит три первичные обмотки 1, 2 и 3, вторична  обмотка 4 импульсного трансформатора, разр дный тиристор 5 и 6, формирующие линии 7 и 8, зар дные тиристоры 9 и 10, зар дный дроссель 11, фазы А, В, С питающей сети, секций 1, II и III модул тора.

одул тор имеет при секции I, И и III, подключенные соответственно к фазам А, В, С трехфазной питающей сети (380 В 50 Гц). Кажда  из секций содержит зар дный дроссель 11, зар дные тиристоры 9 и 10, формирующие линии 7, 8 и разр дный тиристор 6. К выходам секций подключены соответствующие первичные обмотки импульсного трансформатора 1, 2 и 3, а вторична  обмотка 4 подключена к нагрузке. Кроме того, модул тор имеет блок 12 запуска коммутации тиристоров , назначение которого состоит в том, чтобы генерировать импульсы запуска , поступающие на управл ющие электроды тиристоров и предназначенные дл  их включени .

Модул тор работает следующим образом .

Дроссель 11 совместен с суммарной емкостью формирующей линии 7 или 8 (в зависимости от того, кака  из них зар жаетс ) образует резонансную цепь зар да. Зар дный тиристор 9 включаетс  в момент, когда напр жение между фазами А и В положительно и достигает максимума; при этом протекает процесс резонансного зар да и формирующа  лини  7 зар жаетс  до положительного напр жени , примерно равного удвоенной величине амплитудного значени  напр жени  сети. После окончани  зар да

зар дн1)1Й тиристор 9 автоматически выключаетс . Длительность процесса зар да выбираетс  много меньщей, чем период питающей сети (т. е. пор дка 2 мсек). Процесс зар да линии формирующей 8 происходит аналогично , с т.ой лищь разницей, что зар дный тиристор 10 включаетс  в момент, когда напр жение сети отрицательно и достигает максимума (по модулю), и лини  формирующа  8 зар жаетс  до отрицательного напр жени , равного по величине напр жению зар да формирующей .пинии 7.

После того, как проходит процесс зар да формирующих линий 7, 8, включаетс  разр дный тиристор б, и обе формирующие линии разр жаютс  на первичную обмотку

импульсного трансформатора. При этом на вторичной обмотке и.мпульеного -трансформатора получаетс  импульс высокого напр жени  с параметра.ми, которые полностью определ ютс  параметрами формирующих линий и импульсного трансформатора. При

разр де формирующие линии оказываютс  включенными последовательно, что позвол ет удвоить амплитуду импульса, поступающего на трансформатор, и тем самым упростить его конструкцию, так как вдвое снижаетс  требуемый коэффициент трансформации . Частота повторени  импульсов на выходе одной секции равна частоте питающей сек ции, т. е. 50 Гц.

Процессы, происход щие в трех секци х модул тора, сдвинуты во времени на 1/3

0 периода питающей сети, так как точно также сдвинуты по времени фазные напр жени  питающей сети. Поэтому частота повторени  импульсов на выходе модул тора равна утроенной частоте сети, т. е. 150 Гц. Работа блока 12 соответствующим образом синхронизируетс  с сетью.

Таким образом, на первичной обмотке трансформатора формируетс  импульс с максимальной амплитудой, примерно равной удвоенной амплитуде напр жени  .питающей

0 сети, т. е. около 1 кВ. Регулировка амплитуды импульса достигаетс  смещением момента начала зар да относительно максимума переменного напр жени  в сети. Глубина регулировки разна 100%. Остальные параметры импульса полностью определ ютс 

параметрами формирующих линий и импульсного трансформатора. Так, например, если выбрать волновое сопротивление линии равным 0,5 Ом, длительность импульса 30 мксек и коэффициент трансформации импульсного трансформатора равным 20, то на выходе модул тора получают импульс со следующими параметрами: длительность импульса 30 мксек, амплитуда импульса около 20 кВ, мощность (в импульсе) около 1 МВт.

5 Равномерное распределение потребл емой мощности по всем трем фазам питающей сети, достигаемое в предлагаемой схейе модул тора, позвол ет отказатьс  от применени  сетевого трансформатора и тем самым резко снижает габариты и вес всего устройства. Кроме того, повышаетс  коэффициент полезного действи  модул тора, так как исключаютс  потери энергии в сетевом трансформаторе ввиду его отсутстви  (КПД лучших образцов сетевых трансформаторов не превышает величину пор дка 95%). Так как максимальна  разность потенциалов, возникающа  во врем  работы схемы внутри Секции, не превышает учетверенного амплитудного значени  напр жени  питаюшей сети (около 2-х кВ), то исключаетс  необходимость последовательного соединени  большого количества .элементов (в данном случае тиристоров), что повышает надежность работы устройства и также снижает его габариты и вес.

Суммарный выигрыш в габаритах и весе оцениваетс  в величину пор дка 1,5-2, поскольку, например, масса сетевого трансформатора на среднюю мош,ность 5 кВт составл ет величину более 50 кг, а известный модул тор на такую среднюю мощность составл ет не более 30 кг.

Claims (2)

1.Харпалев Ю. Ф., Львов Е. И., Шустер И. И. Линейные модул торы дл  ускорителей электронов на малые энергии. Сб. Ус-, корители. М., Атомиздат. 1967.

2.Абдульманов В. Г., Ауслендер В. Д., Шлагоев Г. Д., Панфилов А. Д., Ромашко И. Д. Импульсный модул тор мощностью 5мВт.-ПТЭ, 1975, № 3, (прототип).

упрадл юи им электродам тиристороб