SU924836A1 - Генератор импульсов тока - Google Patents

Description

(54) ГЕНЕРАТСР ИМПУЛЬСОВ ТОКА

1

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано дл  питани  различных потребителей импульсной электрической мощности.

Известен генератор импульсов тока, который содержит мостовую схему, в два противоположных плеча которой включены обмотки индуктивности, в два других плеча включены накопительные конденсаторы, в одну из диагоналей моста включен первый тиристор, а в другую диагональ включены последовательно первый диод и цепочка из последовательно соединенных второго тиристора и коммутирующего конденсатора , к которому через дроссель, зашунтнрованный третьим тиристором, присоединён выпр митель 1 .

Однако данный генератор имеет ниэ кий -КПД за счет потерь в обмотке дроссел  и невысокую рабочую частоту за счет того, что к первому тиристору во врем  коммутации прикладываетс  не полное напр жение коммутирующего конденсатора , а разность между напр жением

на коммутирующем конденсаторе в суммой напр жений на накопительных конденсаторах .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  генератор импульсов тока, который содержит мостовую схему, в два противоположных плеча которой включены катушки индуктивности , в два других плеча вклю1чены , накопительные конденсаторы, в одну из диагоналей моста включен тиристор, а в другую диагональ включены параллельно первый диод и цепочка из последовательно соединенных второго диода и коммутирующего конденсатора, к которому через зар дную цепь подключен источник посто нного тока 2 .

Данный генератор также имеет невысокие КПД и рабочую частоту.

Цель изобретени  - повышение частоты и КПД генератора.

Claims (2)

1. Дл  этого в генератор irMi.y.-ir-.coB тока , содержащий источник посто1жнпго тока , зар дную цепь, мостовую схему, в два противопопожных плеча которой включены конденсаторы, в два других плеча катушки тгадуктивности, в одну из диаго налей мостовой схемы включен диод, а в другую - тиристор, введен тиристорный мост, в одну диагональ которого включен дополнительный конденсатор, а во вторую диагональ включен тиристор мостовой cxeMbi, причем источник посто нного тока через зар дную цепь включен в одну из диагоналей мостовой схемы. Тиристорный мост  вл етс  узлом искусственной коммутации тиристора в диагонали мостовой схемы генератора. Вмес то тиристорного моста могут быть исполь зоЬаны и другие известные узлы искусственной коммутации тиристоров. На фиг. 1 представлена принципиальна  электрическа  схема генератора импульсов тока, когда источник посто нного тока включен в диагональ мостовой схемы , котора  содержит тиристор; на фиг. 2 кривые токов и напр жений на отдельных элементах генератора; на фиг. 3 - принципиальна  электрическа  схема генералтора , когда источник посто нного тока включен в диагональ мостовой схемы, котора  содержит диод; на фиг. 4 - кривые токов и напр жений на отдельных элементах генератора, изображенного на фиг. 3.. Генераторы импульсов тока содержат источник 1 посто нного тока, зар дную цепь 2, мостовую схему, в два противоположных плеча которой включены конденсатор 3 и конденсатор 4, в два других плеча - катушка 5 индуктивности и катушка 6 индуктивности, в одну из диагоналей включен диод 7, а в другую диагональ включен тиристор 8, ттфисторный мост на тирииторах 9-12, дополнительны конденсатор 13. На фиг. 2 и 4 изображены сумма напр жений на конденсаторах 3 и 4 - крива  14, напр жение на одном из конденсаторов 3 и 4 -крива  15, ток в одной из катушек 5 или 6 - крива  16, напр жение на конденсаторе 13 - крива  17. Генератор импульсов тока (фиг. 1) работает следующим образом. В исходном состо нии от источника 1 течет ток 3 зар да конденсаторов 3 и 4 через катушки 5 и 6. Принимаем напра& ление его в катушках 5 и 6 отрицательным . Конденсаторы 3, 4 и 13 зар жены до требуемого уровн  напр жени . Конденсатор 13 может быть зар жен или от постороннего источника или путем предварительного отпирани  тиристоров 9 и 10 также от источника 1 через зар дную цепь 2. В момент времени t р (фиг. 2) открываетс  тиристор 8 и конденсаторы 3 и 4 подключаютс  к катушкам 5 и 6 соответственно . При этом ток в катушках 5 и 6 уменьшаетс  по абсолютной величине, а напр жение на конденсаторах 3 и 4 уве-личиваетс . В момент t ток в катушках 5 и 6 падает до нул , а напр жение на конденсаторах 3 и 4 максимально, а затем после момента 11 напр жение на конденсаторах 3 и 4 уменьшаетс , а ток в катушках 5 и 6 увеличиваетс . В момент времени t(, когда конденсаторы 3 и 4 еше раз разр дились, включаютс  тиристоры 9 и 10 и тиристор 8 задираетс , так как к нему в обратном напра&лении прикладываетс  напр жение на конденсаторе 13. При этом ток катушки 5 замыкаетс  по цепи катушка 5 - конденсатор 3 - тиристор 10 конденсатор 13 - тиристор 9 - катушка 5, а ток катушки 6 по цепи катушка 6 - тиристор 1О - конденсатор 13 - тиристор 9 конденсатор 4 - катушка 6. Конденсатор 13 разр жаетс  суммарным током кату- . шек 5 и 6. В момент t т он полностью разр жаетс  и к тиристору 8 начинает прикладыватьс  положительн е напр жение перезар жаюшегос  конденсатора 13. При перезар де конденсатора 13 напр жение на конденсаторах 3 и 4 продолжает уменьшатьс . В момент -fc 4 конденсатор 13 перезар жаетс  до нагф жени , равного сумме нахф жений на конденсаторах 3 и 4. При этом открываетс  диод 7 и ток катушки 5замыкаетс  по цепи катушка 5 - диод 7 - конденсатор 4 - катушка 5, а ток катушки 6 - по цепи катушка 6 - конденсатор 3 - диод 7 - катушка 6. Энерги , запасенна  в магнитных пол х катушек 5 и 6, рекуперирует в конденсаторы 3 и 4 соответственно. Ток через тиристоры 9 и Ю прекрашаетс  и они запираютс . Конденсатор 13 остаетс  перезар женным до следующего цикла формировани  импульса тока в катушках 5 и 6индуктивностей. В течение процесса рекуперации через диод 7 протекает ток, равный сумме токов в катушках индуктивностей и входного тока источника 1. В момент времени tg ток в катушках 5 и 6 мен ет направление . В момент времени t/, ток в каждой катушке 5 и 6 достигает половины входного тока и диод .7 запираетс . До м-омента t 7 конденсаторы 3 и 4 зар жаютс  посто нным по величине током, равным половине ЕКОДНОГО тока от источника 1. В момент t-f схема,возвращаетс  в исходное состо ние и снова открываетс  тиристор 8, формиру  следующий импульс тока в катушках 5 и 6. Зацирание тиристора 8 производитс  включением тиристоров 11 и 12. В остальном схема работает аналогично. От момента включени  тиристоров 9, 1О или 11, 12 зависит степень разр да конпйнсатооов 3 и 4, т.е. величина вводимой в катушки 5 и 6 энергии в течение импульса тока, а следовательно, и ЕЫХОДна  мощность генератора.1 Генератор импульсов тока (фиг. 3) работает следующим образом. В исходном состо нии конденсаторы 3, 4 и 13 зар жены до требуемого уровн  напр жени  с пол рностью, показанной 2Ц на фиг. 3| а через катушки 5 и 6 протекает ток зар да конденсаторов 3 и 4 величиной 0/0.- сопла 2, завис щей от потребл емой генератором мощности. В момент времени to (фиг. 4) включаетс  ти-25 ристор 8 и конденсаторы 3 и 4 начинают разр жатьс  на катушки 6 и 5 соответственно . При этом ток в катушках 5 и 6 увеличиваетс , а напр жение на конденсаторах 3 и 4 уменьшаетс . В момент t., когда конденсаторы 3 и 4 еще не разр дились , включаютс  тиристоры 9 и 10 и тиристор 8 запираетс , так как к нему в обратном направлении прикладываетс  напр жение на конденсаторе 13, При этом ток катушки 5 замыкаетс  по цепи катушка 5 - конденсатор 4 - тиристор 1О конденсатор 13 - Т1фистор 9 - катушка 5 а ток катушки 6 - по цепи катушка 6 .тиристор 10 - конденсатор 13 - тиристор 9 - конденсатор 3 - катушка 6. Конденсатор 13 разр жаетс  суммарным током катушек 5 и 6. В момент t напр жение на конденсаторе 13 становитс  равным нулю и к тиристору 8 начинает прикладыватьс  положительное напр жение перезар жающегос  конденсатора 13. При перезар де конденсатора 13 напр жение на конденсаторах 3 и 4 продолжает уменьшатьс . В момент 17 конденсатор 13 перезар жаетс  до напр жени , равного сумме напр жений на конденсатоpax 3 и 4. При этом открьгеаетс  диод 7 и TQK катушки 5 замыкаетс  по цепи катушка 5 - диод 7 - конденсатор 3 катушка 5, а ток катушки 6 - по цепи катушка 6 -конденсатор 4 - диод 7 - ка тушка 6, Энерги , запасенна  в магнитных пол х KaTjTueK 5 и 6, рекуперирует 924 5 10 366 в конденсаторы 3 и 4 соответственно. Ток через тиристоры 9 и 10 прекращаетс  и они запираютс . Конденсатор 13 остаетс  перезар женным до момента коммуташга в следующем цикле формировани  импульса тока в катушках 5 и 6. В течение процесса рекуперации через диод 7 протекает ток, равный разности токов в нагрузке и входного тока JQ источника 1. В момент fc эти токи сравниваютс  по величине и конденсаторы 3 и 4 зар жаютс  посто нным током 1)0/2 через катушки 5 и 6 соответственно. Напр жение на конденсаторах 3 и 4 линейно возрастает, а в цепи катушек 5 и 6 течет посто нный по величине ток Зд /2. В момент Ьд напр жение на конденсаторах 3 и 4 возрастает до первоначального значени  и схема возвращаетс  в исходное состо ние . Дл  формировани  следующего импульса тока в нагрузке открываетс  снова тиристор 8, а дл  его запирани  открываютс  тиристоры 11 и 12, В остальном схема работает аналогично. По сравнению с прототипом КПД предлагаемого генератора вьпле, так как в нем нет потерь энергии на обмотке дроссел  насыщени , обтекаемой суммарным током нагрузочных катушек индуктивности . Наличие узла искусственной коммутации Т1фистора 8 позвол ет регулировать степень разр да конденсаторов 3 и 4. При этом регулируетс  величина вводимой в нагрузочные катушки 5 и 6 энергии, следовательно, регулируетс  выходна  мощность генератора, что выгодно отличает предлагаемый генератор от прототипа. Кроме этого, в момент запирани  тиристора 8 к нему прикладываетс  полное напр жение конденсатора 13, уменьшающеес  значительно медленнее по сравнению с нахф жением на тиристоре у прототипа. При этом врем  дл  восстановлени  управл емости тиристора 8 существенно увеличиваетс , что позвол ет повысить верхний предел рабочей частоты предлагаемого генератора импульсов тока по сравнению с прототипом, В генераторе импульсов тока (фиг. 1) входной ток источника 1, зар жакшшй конденсаторы 3 и 4, дл  компенсации потерь в-теч«1ие импульса тока протекает по катушкам 5 и 6 в направлеюш, обратном току разр да конденсаторов 3 и 4 во врем  формировани  нарастающей части импульса тока. Это приводит к тому, что посто нна  составл кица  тока в каушках 5 и 6 уменьшаетс  на величину тока зар да конденсаторов 3 и 4, равного половине входного тока источника 1. Поэтому предлагаемый генератор наиболее целесообразно использовать дл  питани  потребителей индукционного деистВИЯ , у которых выходной эффект опреде , л етс  только величиной перемешюй составл ющей . Примнем таких потребителей могут быть .индукционно-динамические преобразователи, индукторы установок нндукциоцного нагрева и т.п. У них выходной эффект не зависит от величины посто нной составл ющей в пределах линейности этих систем. , В генераторе импульсов тока (фиг. 3) ток зар да конденсаторов 3 и 4, протека  по катушкам 5 и 6 в том же направлении , что и ток их разр да при включении тиристора 8, увеличивает амплитуду тока в нагрузочных катушках 5 и 6. Входной ток источника 1 питани  при этом не измен етс . Это повышает эффективность использовани  предлагаемого /генератора гфи питании потребителей импульсной МОЩНОСТИ, у которых выходной эффект зависит от амплитуды тока, например Tsno- . вые электромагниты. При питании от данного генератора обмоток магнитострикционньхх Излучателей также йовЬ1Шаетс  эф фективность использовани . В этом случае отпадают надобность в дополнительном источнике посто нного тока, создмощим дополнительную посто нную составл ющую тока. В генераторе импульсов тока мощностью 1 кВт на частоту следовани  импульсов тока 5ОО.,.2000 имп/с ислользовались катушки 5 и 6 индуктивностью 0,50710 Г; конденсаторы 3, 4, 13 МБГП 1 - 5О - 300 В и МБГП 1 - 30 . 300 В} тиристоры 8, 9, 10, 11,12 ТЧ40, 4 кл; диод 7 ВЛ25, 4 клГ источник питани  1 - неуправл емый однофазный двухполупериодный выпр митель на диодах Д2ОЗ. Формула изобрет е н и   Генератор импульсов тока, содержащий источник посто нного тока, зар дную цепь, мостовую схему, в два противоположных плеча которой включены конденсаторы, в два других плеча - катушки индуктивности , в одну из диагоналей мостовой схемы включен диод, а в другую - тиристор, отлич ающи. йс  тем, что, с целью повышени  частоты и КПД, введен тиристорныЙ мост, в одну диагональ которого включен дополнительный конденсатор , а во вторую диагональ - тиристор мостовой схемы, источник посто нного тока через зар дную цепь включен в од- ну из диагоналей мостовой схемы. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Луконин Е. И., Семенов В. Д., Фурман Э. Г. Импульсна  схема возбуждени  электромагнита ускорител . - Приборы и техника эксперимента, 1974, № 6, с. 17-19.
2. 2. Авторское свидетельство СССТ № 693535, кл. Н 03 К 3/53, 1978 (прототип).