Управляемый тиристорный генератор однополярных импульсов

 

Союз Советских

Соцнапнстнческнх

Республик (ЧОО З58

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 23. t0. 81 (21) 3365550/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 28,02.83. Бюллетень Рй 8

Дата опубликования описан 28,02.83 (Ь! )М. Кл.

Н 02 И 1/08

Гесудврстееккые комитет (53) УДК62 1. 316..727(088.8) вв делам изобретений и открытий

Л.И. Попко т, т (72) Автор изобретения

1 (71) Заявитель (4) УПРАВЛЯЕМЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ОДНОПОЛЯРНЫХ

ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике повышенной мощности, и может быть использовано в системах управления преобразователями в качестве устройств формирования двухступенчатых импульсов оптимальной формы .

Известен формирователь двухступенчатых импульсов, содержащий формиру ющие конденсаторы, между средними о точками которых включена индуктивность, а параллельно конденсаторам включены последовательно соединенные импуль сный трансформатор и тиристор Г11. !

Данный формирователь имеет простую схему, однако в цепь колебательного контура входит источник питания, который должен иметь малое внутреннее сопротивление для обеспечения высоко" го КПД схемы, вследствие чего увеличиваются вес и габариты источника питания. Отсутствие общей точки по цепи управления тиристорами приводит к необходимости иметь гальваническую развязку по этим цепяM вследствие чего усложняется схема, Кроме того, магнитопровод импульсных трансформаторов работает без размагничивания и плохо и с пол ь аует ся . Это при води т к увеличению числа витков, сечения магнитопровода и соответственно габаритных размеров этих трансформаторов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является управляемый тиристорный генератор однополярных импульсов оптимальной форйы, содержащий основной и вспомогательный нако" пительные конденсаторы, имеющие общую точку, подсоединенную через управляемый ключ к одному выводу пер" вичной обмотки выходного .импульсного трансформатора, второй вывод которой подключен через форсирующий резистор и диод в непроводящем направлении к основному и вспомогательному

3 1001 накопительным конденсаторам соответственно, а также источник постоянного напряжения с тремя выводными клеммами, причем цепь заряда основного накопителя подключена к клеммам источ- g ника, дающим большее напряжение, а цепь заряда вспомогательного накопителя - к клеммам источника, дающим меньшее напряжение 1 2).

Недостатком указанного генератора 1о является наличие двух источников питания, один из которых дает большее и меньшее напряжение, а второй подключен через резистор к размагничивающей обмотке выходного импульсного 1s трансформатора, при чем эта обмотка обеспечивает полное использование сердечника, Кроме того, генератор в целом имее, низкий КПД, так как раэмагничивающая обмотка потребляет ток, ко. торый, протекая по балластному реэисгору, рассеивает на нем значительную мощность,.

Цель изобретения - повышение КПД генератора, 2$

Укаэанная цель достигается тем, что управляемый тиристорный генератор однополярных импульсов, содержащий выходной импульсный трансформатор с пер ви ч ной, р аз ма гни чи вающей и выходной обмотками, первичная обмотка которого зашунтирована последовательно соединенными диодом и стабилитроном, а, выходная предназначена для подключения через диод к силовому тиристору, основной и вспомогатель35 ный накопительные конденсаторы, имеющие общую точку, подсоединенную через управляемый ключ к одному выводу первичной обмотки, второй вывод которой

40 подключен через форсирующий резистор к основному накопительному конденсатору, причем цепь заряда вспомогательного накопительного конденсатора подключена к клеммам источника пита45 ни я, вы полнен в виде двух формирователей импульсов, причем между вспомогательнымм накопительным конден сатором и вторым выводом выходного импульсного трансформатора первого формирователя импульсов включена размагничивающая обмотка выходного импульсного трансформатора второго формирователя импульсов, а между вспомогательным накопительным конденсатором и вторым выводом выходного импульсного трансформатора второго формирователя импульсов включена размагничивающая обмотка выходного импульс358 4 ного трансформатора первого формирователя импульсов.

Иежду форсирующим резистором и основным накопительным конденсатором включен резистор, зашунтированный диодом, анод которого подключен к этому конденсатору.

Такое включение размагничивающей обмотки импульсного трансформатора позволяет исключить источник питания, предназначенный в известном для раз- . магничивания сердечника этого транс. форматора, а также использовать размагничивающую обмотку для формирования второй ступени выходного импульса оптимальной формы, что позволяет повысить КПД генератора и улучшить форму импульса.

На фиг. l представлена принципиальная схема генератора однополярных импульсов оптимальной формы; на фиг,2диаграмма, поясняющая процесс формирования импульса по стадиям.

Предлагаемый генератор содержит источник 1 питания, состоящий иэ синхронизирующего трансформатора 2, на первичную обмотку 3 которого подается ri, таю ее напряжение синхронизации

Ug p, а вторичные обмотки 4 и 5 через диоды 6 и 7 присоединены соответ-! ственно к первому и второму выводам источника 1 питания, причем средний вывод обмоток 4 и 5 синхронизирующего трансформатора 2 является общей точкой схемы генератора, который выполнен на двух формирователях 8 и

9 импульсов. В первом формирователе

8 импульсов второй вывод первой обмотки 10 выходного импульсного трансформатора 11 через форсирующий резистор 12 и резистор 13, шунтированный диодом 14, присоединен к основному на копител ьному конденсатору 15, з через размагничивающую обмотку 16 выходного импульсного трансформатора 17, принадлежащего второму формирователю

9 импульсов, и зарядный резистор 18, при соеди нен к пер вому выводу и сточника 1 питания. Кроме того, первый вывод обмотки 10 через тиристорный ключ 19, включенный в проводящем направлении, присоединен к общей точке схемы, связывающей основной накопительный конденсатор 15 и вспомогательный конденсатор 20, через который осуществлена связь с начальным выводом (отмечен точкой у обмотки) размагничивающей обмотки 16, выходная обмотка 21 выходного импульсного

5 1001 трансформатора 11 через диод 22, включенный в проводящем направлении, и защищенный резистор 23 подключена к управляющему электроду силового тиристора 24, управляющего формирователем 8 импульсов, в котором для ограничения амплитуды выходного импульса первая обмотка 10 зашунтирована последовательно соединенными защитными диодом 25 и стабилитрон 26, Во !О втором формирователе 9 импульсов второй вывод первой обмотки 27 выходного импульсного трансформатора 17 через форсирующий резистор 28 и резистор 29, шунтированный диодом 30, при- 1$ соединен к основному накопительному конденсатору 31, а через раэмагничивающую обмотку 32 выходного импульсного трансформатора 11, принадлежащего первому формирователю 8 импуль- 20 сов, и зарядный резистор 33 присоеДйнен к второму выводу источника 1 питания. Кроме того, первый вывод обмотки 27 через тиристорный ключ 34, включенный в проводящем направлении, 2$ присоединен к общей точке схемы, связывающей основной накопительный конденсатор 31 и вспомогательный накопительный конденсатор 35, через который осуществлена связь с началь- Зв

Р ным выводом (отмечена точкой у обмотки) размагничивающей обмотки 32. Выходная обмотка 36 выходного импульсного трансформатора 17 через диод 37, выключенный в проводящем направлении,и защитный резистор 38 подключена к управляющему электроду силового тиристора 39, управляющего формирователем

9 импульсов, в котором для ограничения амплитуды выходного импульса пер40 вая обмотка 27 зашунтирована последо. вательно соединенными защитным диодом

40 и стабилизатором 41.

Рассмотрим работу формирователя

8 однополярных импульсов (работа формирователя 9 однополярных импульсов

4$ происходит аналогично), При прохождении через диод 6 источника 1 питания положительной полуволны питающего напряжения происходит заряд конденсатора 20, а через размагничивающую обмотку 16 выходного импульсного трансформатора 17,. принадлежащего второму формирователю 9, а также через резисторы 12 и 13 происходит заряд конденсатора 15, заряд$S ный ток которого размагничивает сердечник выходного импульсного трансформатора 17. Конденсаторы 15 и 20 заря

358 С жаются до одинакового амплитудного напряжения, причем емкость. конденсатора 20 больше емкости конденсатора 15.

При подаче на управляющий. электрод тиристора 19 положительного управляющего импульса (последний может быть подан только при отрицательной полуволне питающего напряжения на диоде

6) на первой обмотке 10 выходного импульсного трансформатора l1 начинает формироваться импульс, причем формирование его происходит по двум стади" ям (фиг. 2), где кривая А обозначвет напряжение на первой обмотке 10,полу" чаемой только при разряде основного накопительного конденсатора 15 через диод 14, включенный в проводящем направлении, и резистор 12 при отключенном вспомогательном конденсаторе

20, кривая В - напряжение на первой обмотке 10, получаемой только при разряде вспомогательного конденсатора 20 через размагничивающую обмотку

16 выходного импульсного трансформатора 17 (осуществляя дополнительное размагничивание его сердечника) при отключенном конденсаторе 15.

Рассмотрим динамику процесса.

При наличии управляющего импульса на управляющем электроде тиристора 19 последний начинает переключаться при напряжении, равном напряжению заряда основного конденсатора 15, кото-. рый совместно с первой обмоткой 10 образует колебательный контур, резонансная частота которого существенно больше резонансной частоты контура, образованного вспомогательным конденсатором 20, размагничивающей обмоткой

16 выходного импульсного трансформатора 17 и первой обмоткой 10 выходного импульсного трансформатора 11, поэтому на обмотке 10 напряжение от

1 конденсатора 15 растет быстрее, чем напряжение от конденсатора 20, и это напряжение формирует передний фронт (участок Оа). формирование крыши импульса про-исходит следующим образом .

При достижении на первой обмотке

10 напряжения равного напряжению стабилизации стабилитрона 26 (точка а) последний начинает проводить и напряжение благодаря имеющемуся еще резистору 12 на первой обмотке 10 остается постоянным и равным напряжению стабилизации стабилитрона 26 (участок ab), По мере разряда основ7 100 l3 ного конденсатора 15 происходит уменьшение напряжения на последнем и ста— билитрон 26 перестает проводить (точка Ь), при этом конденсатор продолжает.разряжаться через обмотку 10 и одновременно влияет на формирование импульса, разряд вспомогательного конденсатора 20, формируя вторую степень, амплитуда напряжения которой примерно в два раза меньше .ампли- о туды напряжения первой ступени, так как при разряде вспомогательного конденсатора 20 часть напряжения выделиться на размагничивающей обмотке 16 выходного импульсного трансформатора

17, который током разряда конденсатора 20 дополнительно размагничивает сердечник, Участок (bdc) соответствует совместному разряду конденсаторов 15 и 20 на обмотку 10, окон- рр чательно формируя верхнюю часть крыши импул ьса.

Задний фронт импульса образуется в результате насыщения магнитопровода в выходном импульсном трансформаторе 11 (участок с) . При этом конденсаторы 15 и 20 быстро разряжаются (участок cf). Таким образом, размагничивание сердечника выходного импульсного трансформатора 17 (с помощью размагничивающей обмотки 16) зарядным током основного накопительного конденсатора 15 и разрядным током вспомогательного накопительного конденсатора 20, а также размагничи35 вание сердечника выходного импульсного трансформатора 11 (с помощью размагни чи вающей обмотки 32 ) зарядным током накопительного конденсатора 31 и разрядным током вспомогательного накопительного конденсатора 35 позволяет исключить источник постоянного напряжения, предназначенный в прототипе для размагничивания сердечника выходного импульсного трансформа45 тора и в результате повысить КПД генератора на 27,63, чем и определяется экономический эффект использова-, ния изобретения в преобразовательной технике повышенной мощности. формула изобретения

1, Управляемый тиристорный генератор однополярных импульсов, содержащий выходной импульсный трансформатор, с первичной, размагничивающей и выходной обмотками, первичная обмотка которого зашунтирована последовательно соединенными диодом и стабилитроном, а выходная предназначена для подключения. через диод к силовому тиристору, основной и вспомогательный накопительные конденсаторы, имеющие общую точку, подсоединенную через управляемый ключ к одному выводу первичной обмотки, второй вывод которой подключен через форсирующий резистор к основному накопительному конденсатору, причем цепь заряда вспомогательного накопительного конденсатора подключена к клеммам источника питания, о тЛ и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, он выполнен в виде двух формирователей импульсов, причем между вспомогательным накопительным конденсатором и вторым выводом выходного импульсного трансформатора первого формирователя импульсов включена размагничивающая обмотка выходного импульсного трансформатора второго формирователя импульсов, а между вспомогательным накопительным конденсатором и вторым выводом выходного импульсного трансформатора второго формирователя импульсов включена размагничивающая обмотка выходного импульсного трансформатора первого формирователя импульсов.

2. Генератор по и. 1, о т л и ч аю щ и "ся тем,,что меж,ду форсирующим резистором и основным накопительным конденсатором включен ре" зистор, зашунтированный диодом, анод которого подключен к этому конденсатору, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N ч90233, кл. Н 02 И 1/08, 2, Авторское свидетельство CCCP

3ч9063, кл. Н 02 P 13/16, l001358.

1001358

Составитель Л.Ульянов

Редактор IO.Kîâà÷ Техред A.Áàáèíåö, Корректор В.Бутяга

Заказ 1438/69 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4