Генератор импульсов тока

 

Изобретение может использоваться для питания обмоток, создающих магнитные поля, в частности для питания индукторов установок индукционного нагрева. Цель изобретения - повышение КПД. Генератор содержит источник 1 питания, параллельно которому подключены цепочка из накопительного конденсатора 13 и перв1гчной обмотки трансформатора 14 и цепочки из коммутир тощих тиристоров 3-5 и коммутирующих конденсаторов 6-8. Между средней точкой цепочки накопительного конденсатора 13 и остальными цепочками через дроссель 12 включены разрядные тиристоры 9-11. Дополнительная обмотка трансформатора 14 через диод 15 подключена параллельно накопительному конденсатору 13. Устройство обеспечивает компенсацию по- S стоянной составляющей и улучшает гармонический состав выходного тока. y/J 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (1) 4 H 03 К 3/53

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4177116/24-21 (22) 07.01.87 (46) 15.10.88. Бюл. 9 38 (71) Тольяттинский политехнический институт (72) В.М.Шатунов и П.А.Шаврин (53) 62 1.373 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 997236, кл. Н 03 К 3/53, 198 1.

Авторское свидетельство СССР

Ф 849458, кл. Н 03 К 3/53, 1979.

Лившиц А.Л. Генераторы импульсов °

Энергия, 1970, с.165, рис.8-6 б. (54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА (57) Изобретение может использоваться для питания обмоток, создающих магнитные поля, в частности для питаю ния индукторов установок индукцион„„SU„„1431037 А 1 ного нагрева. Цель изобретения — повышение КПД. Генератор содержит источник 1 питания, параллельно которому подключены цепочка из накопительного конденсатора 13 и первичной обмотки трансформатора 14 и цепочки из коммутирующих тиристоров 3-5 и коммутирующих конденсаторов 6-8. Между средней точкой цепочки накопительного конденсатора 13 и остальными цепочками через дроссель !2 включены разрядные тиристоры 9-11. Дополнительная обмотка трансформатора 14 через диод 15 подключена параллельно накопительному конденсатору 13. Устройство обеспечивает компенсацию по- ф .стоянной составляющей и улучшает гармонический состав выходного тока.

1 з.п.ф-лы, 2 ил.

С.

1431037

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться для питания обмоток, создающих маг" нитные поля, в частности для питания установок индукционного нагрева.

Целью изобретения является повышение КПД за счет уменьшения постоянной составляющей и коэффициента гармоник выходного тока. I0

На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого генерато: ра импульсов тока, на фиг.2 — временные диаграммы токов и напряжений, ил1 люстрирующие работу устроиства. 15

Генератор импульсов тока содержит источник 1 питания, нагрузку 2, ком.мутирующие тиристоры 3-5, соединен", ные с конденсаторами 6-8, точки сое динения которых через разрядные ти- 20

1 ристоры 9-11 соединены с дросселем

12, второй вывод которого подключен к последовательно соединенным накопительному конденсатору 13 и первичной обмотке трансформатора 14, подключен- 25 ным параллельно источнику 1, к вторичной обмотке трасформатора 14 подФс ключена нагрузка 2, а дополнительная обмотка трансформатора через диод 15 подключена параллельно накопительно- 30 му конденсатору.

На фиг ° 2 кривая 16 — ток в первич,ной обмотке трансформатора, кривые 17-19 — напряжения на конденсаторах

1 6-8.

Устройство работает следующим об:разом.

В установившемся режиме через на:копительный конденсатор 13 и первичъ ную обмотку трансформатора 14 проте- А0 кает ток источника 1 питания, обус ловленный потерями энергии в нагруз ке и других элементах схемы. При этом ток источника 1 питания, протекающий через первичную обмотку трансформатора 14, является намагничивающим. К моменту времени t конденсаторы заря,жены с полярностями, указанными на фиг.1.

B момент времени с включается коммутирующий тиристор 3 и начинается совместный разряд конденсатора 6 и накопительного конденсатора 13 через первичную обмотку трансформатора

14 (кривая 17) . Ток нарастает в размагничивающем направлении по оинусоидальному закону (кривая 16). Емкость накопительного конденсатора 13 значительно больше емкости конденсатора

6. Гоэтому при совместном разряде напряжение на нем остается практически постоянным и разряжается в основном только конденсатор 6. Разрядившись до нуля, конденсатор 6 перезаряжается вначале под действием энергии накопительного конденсатора 13, à IIo достижении им напряжения накопительного конденсатора 13 под действием энергии, запасенной в индуктивности нагрузки 2 и индуктивности рассеяния трансформатора 14. При этом меняется знак напряжения на первичной обмотке трансформатора 14, и ток в ней начинает уменьшаться. В момент времени напряжение на дополнительной обмотке достигает напряжения на накопительном конденсаторе 13 и открывается диод 15 ° Ток из первичной обмотки перехватывается в дополнительную обмотку и через диод 15 подзаряжает накопительный конденсатор 13. При этом коммутирующий тиристор 3 обесточивается и запирается. Напряжение на конденсаторе 6 в этот момент равно сумме напряжений накопительного конденсатора 13 и первичной обмотки трансформатора 14. При равенстве числа витков первичной и дополнительной обмоток трансформатора 14 напряжение на конденсаторе 6 в два раза больше напряжения на накопительном конденсаторе 13. По мере заряда накопительного конденсатора 13 ток через диод

15 уменьшается и в момент t< спадает до нуля. При этом диод 15 закрывается.

В момент времени t открывается э тиристор 10 и конденсатор 7 перезаряжается через дроссель 12 и первичную обмотку выходного трансформатора

14 (кривая 18). По цепи протекает ток в направлении, намагничивающем трансформатор 14 (кривая 16). Перезаряд конденсатора 7 происходит по колебательному закону. В момент времени t4 ток через тиристор 10 спадает до нуля и тиристор закрывается. В момент времени t открывается коммутирующий тиристор 5 и начинается перезаряд конденсатора 8 через первичную обмотку трансформатора 14 (кривая

19). Ток через нее нарастает по синусоидальному закону в размагничивающем направлении (кривая 16), При достижении напряжением на конденсаторе

8 напряжения, равного по величине напряжению на накопительном конденсаторе 13, суммарное -напряжение, при1431037 кладываемое к первичной обмотке трансформатора 14, становится равным нулю, при этом ток в цепи максимальный. Далее конденсатор 8 заряжается под дей5 ствием энергии, запасенной в индуктивности нагрузки 2 и индуктивности рассеяния трансформатора 14, и в момент времени t6 достигает величины напряжения, в два раза большего напряжения на накопительном конденсаторе 13. В этот момент открывается диод

15 и ток из первичной обмотки перехватывается в дополнительную обмотку трансформатора 14. При этом закрывается тиристор 5 и прекращается заряд конденсатора 8. Ток через диод 15 уменьшается по мере подзаряда накопительного конденсатора 13 и в момент спада тока до нуля он закрывается.

В момент времени t открывается тиристор 9 и начинается перезаряд конденсатора 6 через дроссель 12 и первичную обмотку трансформатора 14 (кривая 17) . Ток перезаряда изменяет- 25 ся по колебательному закону (кривая

16) и в момент спада тока до нуля тиристор 9 закрывается. При этом конденсатор 6, перезаряжаясь через дроссель 12 и первичную обмотку, создает ток, намагничивающий трансформатор

14. 3а счет энергии дросселя 12 и индуктивности нагрузки 2 конденсатор 6 перезаряжается практически до величины напряжения, равного первоначальноI 35

В момент времени С,р открываются коммутирующий тиристор 4 и начинается перезаряд конденсатора 7 (кривая 18).

Через первичную обмотку трансформатора 14 протекает в размагничивающем направлении ток, изменяющийся по синусоидальному закону (кривая 16). При достижении напряжением конденсатора

7 напряжения накопительного конденсатора 13 ток в первичной обмотке становится максимальным и напряжение на обмотке трансформатора 14 меняет знак на противоположный. Далее конJ денсатор 7 заряжается под действием энергии, запасенной в нагрузке 2 и индуктивности рассеяния трансформатора 14. В момент времени ц напряжение на дополнительной обмотке трансформатора 14 достигает напряжения накопительного конденсатора 13, à ° 55 напряжение на конденсаторе 7 — двойного напряжения накопительного конденсатора 13. В этот момент открывается диод 15 и ток первичной обмотки перехватывается в дополнительную об— мотку, подзаряжая накопительный конденсатор 13. Заряд конденсатора 7 прекращается и напряжение на нем остается постоянным до момента открывания тиристора 10. Коммутирующий тиристор 4 при этом обесточивается и закрывается. Ток через диод 15уменьшается, и при спаде така до нуля в момент t диод 15 закрывается.

В момент времени t,3 открывается вспомогательный иристор 11 и конденсатор 8 перезаряжается через дроссель 12 и первичную обмотку трансформатора 14, формируя полуволну намагничивающего тока (кривые 16 и 19).

В момент С< заканчивается перезаряд конденсатора 8 и тиристор 11 закрывается. Напряжение на конденсаторе

8 по абсолютной величине при этом практически равно первоначальному.

В момент времени t открывается тиристор 3 и далее процессы повторяются. Процессы, протекающие при работе коммутирующих тиристоров 3-5 как и при работе тиристоров 9-11, полностью идентичны.

Из описания принципа работы генератора видно, что через первичную обмотку трансформатора 14 протекает ток в размагничивающе . и намагничивающем направлениях. Площадь, ограниченная кривой размагничивающего тока (кривая 16) на интервале проводимости t -t, коммутирующего тиристора 3, равна площади под кривой намагничивающего тока на интервале t -Т4 перезаряда конденсатора 7, поскольку величины изменения зарядов конденсаторов 6 и 7 равны (кривая 17 и 18) .

При этом размагничивающее действие тока разряда накопительного конденсатора 13 и конденсатора 6 полностью компенсируется намагничивающим током конденсатора 7. Однако через дополнительную обмотку трансформатора 14 в размагничивающем направлении при работе диода 15 протекает ток под действием неиспользованной энергии, запасенной в индуктивности нагрузки 2.

Компенсация размагничивающего действия этого тока осуществляется током источника 1 питания, протекающим в намагничивающем направлении через накопительный конденсатор 13 и первичную обмотку трансформатора 14 (кривая 16) .

Составитель А.Петров

Техред Л.Олийнык Корректор Г.Решетник

РедакторТ. Парфенова

Заказ 5351/55

Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1431037 6

Ф о р м у л а и з î б р е т е н и я ния постоянной составляющей и коэффициента гармоник выходного тока, 1. Генератор импульсов тока, со- второй вывод дросселя подключен к точнагрузку, ке соединения последовательно вклюИ цепочек коммутирующих тиристоровю ченных и подключенных параллельно исаноды которых подключены к плюсовой точнику питания накопительному коншине источника питания, а катоды — к денсатору и первичной обмотке транспервым обкладкам И конденсаторов, ; форматора, к вторичной обмотке котовторые обкпадки которых подключены к 1ð рого подключена нагрузка. минусовой шине источника питания, точки соединения коммутирующих тирис- 2. Генератор по п.1, о т л и ч аторов и конденсаторов через разрядные ю шийся тем, что трансформатор тиристоры подключены к дросселю, имеет дополнительную обмотку, подклюотличающийся тем, что, с 1 ченную через диод параллельно накопицелью повышения КПД за счет уменьше- тельному конденсатору.