Вторичный высоковольтный регулируемый источник постоянного напряжения

 

ВТОРИЧНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЬЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий соединенный входом с клеммами для подключения первичного источника питания импульсный преобразователь, состоящий из последовательно включенных дросселя и накопительного конденсатора, a .также ключевого элемента, включенного в цепь разряда накопительного конденсатора через первичную обмотку повьппающего трансформатора, блок управления, выполненный в виде релаксационного генератора и подключенный выходом к управляющему входу ключевого элемента, выпрямитель, вход которого соединен с вторичной обмоткой повышающего трансформатора, a выход - с клеммами для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости , релаксационный генератор выполнен с возможностью регулирования времени формирования импульсов управления от О до 0,5 Т, где Т период собственных колебаний зарядной цепи импульсного преобразователя, в импульсный -преобразователь введен резиСтивный датчик тока, a .в блок управления - блокирующий ключ, при-, чем резистивный датчик тока включен между одной из обкладок накопительного конденсатора и шиной нулевого потенциала и выходом соединен с управляющим входом блокирукщего ключа.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Qg) (И) 4(51) 05 F 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЖ (21) 3650068/24-07 (22) 11.10.83 (46) 23.01.85. Бюл. N - 3 (72) В.А.Сахаров (71) Ленинградский электротехнический институт связи им.проф.М.А.Бонч-Бруевича (53) 621.316.721(088.8) 1 (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 257588, кл. 5 05 0 1/56, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

В 920667, кл. Q 05 F 1/56,. 1980. (54) (57) ВТОРИЧНЫЙ BbICOKOBOJIbTHbIA

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий соединенный входом с клеммами для подключения первичного источника питания импульсный преобразователь, состоящий из последовательно включенных дросселя и накопительного конденсатора, а .также ключевого элемента, включенного в цепь разряда накопительного конденсатора через первичную обмотку . повышающего трансформатора, блок управления, выполненный в виде релаксационного генератора и подключенный выходом к управляющему входу ключевого элемента, выпрямитель, вход которого соединен с вторичной обмоткой повышающего трансформатора, а выход — с клеммами для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, релаксационный генератор выполнен с возможностью регулирования времени формирования импульсов управления от 0 до 0,5 Т, где Т— период собственных колебаний зарядной цепи импульсного преобразователя, g в импульсный .преобразователь введен резистивный датчик тока, а .в блок управления — блокирующий ключ, при-, чем резистивный датчик тока включен между одной из обкладок накопитель- Я ного конденсатора и шиной нулевого потенциала и выходом соединен с управляющим входом блокирующего ключа.

1136126

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичного электропитания в системах, подверженных воздействию внутренних или внешних электромагнитных помех.

Известен вторичный высоковольтный источник постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные импульсный преобразователь, по- !О вышающий трансформатор и выпрямитель, а также блок управления, выполненный в виде широтно-импульсного модулятора и подключенный выходом к управляющему входу импуль,сного преобразователя (1).

Недостаток данного устройства заключается в низкой эффективности регулирования выходного напряжения, так как в режиме холостого хода 20 или близком к нему режиме изменение длительности импульсов тока при постоянной амплитуде практически не обеспечивает регулирование выходного напряжения вследствие того, что конденсаторы фильтра выпрямителя заряжаются до максимального амплитудного значения независимо от длительности импульсов, тока.

Наиболее близким по технической 30 сущности к изобретению является вторичный высоковольтный регулируемый источник постоянного напряжения, содержащий соединенный входом с клеммами для подключения первичного источника питания импульсный преобразователь, состоящий из последовательно включенных дросселя и накопительного конденсатора, а также ключевого эле-. мента, включенного в цепь разряда накопительного конденсатора через первичную обмотку повышающего трансформатора, блок управления, выполненный в виде релаксационного генератора с периодом следования импульсов., регулируемым от 0.,5 Т до Т, где

Т вЂ” период собственных колебаний зарядной цепи импульсного преобразователя, и подключенный выходом к управляющемувходу ключевого элемента, 50 выпрямитель, вход которого соединен с вторичной обмоткой повышающего трансформатора,. а выход — с клеммами для подключения нагрузки 2 .

Недостаток известного устройства 55 заключается в высокой чувствительности к помехам, обуславливающим сбои в периодичности работы релаксацианного генератора. Подобные сбои предопределяют нерегулярность процессов формирования переменного напряжения, выбросы его амплитуды, нестабильность процессов запирания ключевого элемента и, как.следствие, низкую эксплуатационную надежность устройства в целом.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости источника.

Поставленная цель достигается тем, что во вторичном высоковольтном регулируемом источнике постоянного напряжения, содержащем соединенный входом с клеммами для подключения первичного источника питания импульсный преобразователь, состоящий из последовательно включенных дросселя и накопительного конденсатора, а а также ключевого элемента, включенного в цепь разряда накопительного конденсатора через первичную обмотку повышающего трансформатора, блок управления, выполненный в виде релаксационного генератора и подключенный выходом к управляющему входу. ключевого элемента, выпрямитель, вход которого соединен с вторичной обмоткой повышающего трансформатора, а выход — с клеммами для подключения нагрузки, релаксационный генератор выполнен с возможностью регулирования времени формирования импульсов управления от 0 до 0,5 Т, где Т вЂ” период собственных колебаний зарядной цепи импульсного преобразователя, в импульсный преобразователь введен реаистивный датчик тока, а в блок управления — блокирующий ключ, причем реэистивный датчик тока включен между одной из обкладок накопительного конденсатора и шиной нулевого потенциала и выходом.соединен с управляющим входом блокирующего ключа.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого вторичного высоковольтного регулируемого источника постоянного напряжения; на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие его работу (индексы при токах и напряжениях соответствуют цифровым позициям элементов на фиг. 1).

Устройство содержит соединенный входом с клеммами для подключения первичного источника 1 питания импульсный преобразователь 2, состо1136126

20 ящий из последовательно включенных дросселя 3 и накопительного конденсатора 4, а также ключевого элемен- . та — тиристора 5, включенного в цепь разряда накопительного конденсатора 4 через первичную обмотку повышающего трансформатора 6, и резистивного датчика 7 тока, зашун,тированного стабилитроном 8, блок 9 управления, выполненный в виде релаксационного генератора с нелинейным элементом 10, конденсатором

11, регулируемым резистором 12, нерегулируемым резистором 13 и блокирующим ключом 14, вспомогательный резистор 15 связи, выпрямитель 16.

Выход блока управления подключен к управляющ му входу ключевого элемента 5. Резистивный датчик 7 тока включен между одной из обкладок накопительного конденсатора 4 и шиной нулевого. потенциала и выходом через вспомогательный резистор 15 связи соединен с управляющим входом блокирующего ключа 14. Вход выпрямителя 16 соединен с вторичной обмоткой повышающего трансформатора 6, а выход - с клеммами для подключения нагрузки 17. Период следования импульсов релаксационного генератора блока

9 управления выбран регулируемым от

0,5 Т до Т, где Т вЂ” период следования собственного колебания зарядной цепи импульсного преобразователя 2, состоящей из дросселя 3 и накопительного конденсатора 4.

Устройство работает следующим образом.

При, включении источника 1 питания 40 начинается колебательный заряд накопительного конденсатора 4 через дроссель 3. Напряжение .на конденсаторе 4 в период колебания возрастает до максимального значения U 4мц 45 (фиг. 2 а), превьппающего напряжение источника 1 питания в несколько раз в зависимости от добротности зарядной цепи, а затем начинает уменьшаться в процессе перезаряда через. 50 дроссель 3 до значения 01. „„. Аналогично со сдвигом по фазе до 90 относительно U изменяется ток (фиг. 2 б) перезаряда конденсатора 4. .Форма напряжения U (фиг. 2 в), пода-55 ваемого на базу транзистора 14 с. выхода датчика 7 тока, повторяет форму зарядного тока

Для уменьшения выделяемой на датчике 7 мощности последний зашунтирован стабилитроном 8, который срезает отрицательную половину напряжения 0 . Использование стабилитро»на 8 позволяет также устранить перегрузки перехода база-эмиттер трансистора 14, а также повысить точность его отпирания во времени путем увеличения крутизны фронта подаваемого на него сигнала U . На базу транзистора 14 поступают почти прямоугольные импульсы, в соответствии с которыми открывается коллекторноэмиттерный переход транзистора 14.

Таким образом, до момента временИ пока напряжение U на накопительном

Ф конденсаторе 4 не достигнет максимального значения 0 нелиней мс кс ный элемент 10 шунтирован транзисто-. ром 14 и в релаксационном генераторе блока 9 управления не происходят процессы формирования импульсов управления тиристором 5 импульсного преобразователя 2.

Начиная с момен са времени когда напряжение И„ становится отрицательным или близким к нулю, транзистор 14 закрывается, и начинается заряд конденсатора 11 через резистор 12. При увеличении напряжения 0-,.(фиг. 2г) до величины напряжения нелинейного элемента 10 в момент времени <> через интервал времени Т, определяемый параметраци элементов зарядной цепи релаксаци« онного генератора, на,резисторе 13 образуется импульс управления U

1Ь (фиг. 2д), возникающий при разряде конденсатора 11 через нелинейный элемент 10. При подаче импульса

Ц15 на управляющий электрод тиристора 5 последний открывается и накопительный конденсатор 4 разряжается через него и первичную обмотку повышающего трансформатора 6, на вторичной обмотке которого образуется переменное напряжение Б (фиг. 2е), которое через выходной. выпрямитель 16 подается на нагруз» ку 17. Для повьппения выходного напряжения выпрямитель 16 выполнен в виде выпрямителя-умножителя.

Транзистор 5, обладрющий униполярной проводимостью, самостоятельно включается при переходе значений анодного тока через нуль, так что продолжительность времени разряда

1136126 накопительного конденсатора 4 на обмотку повышающего трансформатора 6 соответствует половине периода собственных колебаний разрядной цепи, состоящей из накопительного конденсатора 4 и обмоток трансформатора 6.

Амплитуда цереиенного напряжения М во вторичной обмотке трансформатора 6 и соответственно величина выходного . напряжения источника 1 пи1ания опре- 10 деляется велйчиной ll+ в момент разряда накопительного конденсатора 4.

При изменении времени Тф формирования ияпульса управления в пределах 15

О (4),5 Т, начиная с момента после прохождения напряжения U через максимальное значение, коммутация тиристора 5 осуществляется в интервале от 0,5 Т до Т и напряжение О» 20 на накопительном конденсаторе 4 в моменты его разряда изменяется от минимального значения О» „„при Т

0,5 Т до максимального 0< я„с при

Тф 0,1 Т. Временные диаграммы 25 тьков и напряжений (фиг. 2) соответствуют Тс = 0,5 Т, т.е. при коммутации тиристора 5 с периодом Т, когда напряжение М» равно минимальному значению tJ „„ . Таким образом, ЗО изменяя время формирования Тф импульсов релаксационного генератора блока 9 управления, синхронизированного от импульсного преобразователя 2 по времени;начала формирования, можно осуществлять регулировку выходного напряжения источника в широких пределах, определяемых отношением указанных предельных значений напряжения U на накопительном конденсаторе .4.

Таким образом, релаксационный генератор оказывается нечувствительным к электромагнитным помехам в течение времени заряда накопительного конденсатора 4, так как нелинейный элемент 10 и зарядный конденсатор 11 шунтированы в это время открытым переходом транзистора 14. Невозможность подачи импульса управления в указанный интервал времени приводит к повышению надежности работы источника вследствие ликвидации возможного длительного открытого состояния тиристора 5. В предлагаемом источнике устраняется также возможность коммутации накопительного конденсата 4 во время его заряда через дроссель 3, что дополнительно способствует повышению эксплуатационной надежности устройства.

1136! 26

1136126

BIQICR Заказ 10285/35 . Тираж 863 Подпксыое

Фщаив ШШ "Йвтаит", г.Уагород, улЛроектыая, 4