Коммутатор индуктивного накопителя энергии

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для питания лазеров, ускорителей заряженных частиц. Цель изобретения - повышение КПД коммутатора и улучшение формы импульса на нагрузке. Импульсы с формирователя 13 на ключи 4 и 9 начинают заряд индуктивного накопителя 2 по цепи: источник 1 питания, накопитель 2, ключ 4, катушка индуктивности 8, ключ 9, источник 1. По достижении установленного значения ток накопителя 2 переключается в цепь ключа 5, заряжая конденсатор 6. Ключ 4 при этом выключается. По окончании импульса управления ключ 5 выключается, а включается ключ 11 и на нагрузке 3 формируется фронт импульса, причем ток накопителя 2 замыкается по цепи: накопитель 2, нагрузка 3, диод 10, накопитель 2, минуя катушку 8, что улучшает форму импульса в нагрузке, ключ 9 при этом выключается разностью напряжений конденсатора 6 и источника 1, приложенной через диод 10, что сокращает время ввода энергии в индуктивный накопитель и повышает КПД. Ток же катушки 8 индуктивности заряжает конденсатор 6 через ключ 11. Перезаряд конденсатора 6 до напряжения исходной полярности происходит через ключ 12, срез импульса в нагрузке 3 формируется при повторном включении ключа 4. С включением ключа 9 процессы в схеме повторяются. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУбЛИН1

E,::-;+-ДР9! E- я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! ,(61) 1223356

I (21) 4302338/24-2 1 (22) 04. 09. 87 (46) 30 08,89.Вюл, 11 32 (75) И, И, Гаврилов (53) 621, 373 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

1! 1223356 кл, Н 03 К 17/56, 1984. (54) КОММУТАТОР ИНДУКТИВНОГО НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ (» ) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для питания лазеров, ускорителей заряженных частиц, Цель изобретения " повышение КПД коммутатора и улучшение формы импульса на нагрузке, Импульсы с формирователя 13 на ключи 4 и 9 на, чинают заряд индуктивного накопителя

2 по цепи: источник 1 питания, накопитель 2, ключ 4, катушка индуктивности 8, ключ 9, источник l, По достижении установленного значения ток накопителя 2 переключается в цепь. SU„„1504799 А 2 (51) 4 H 03 К 17/56 3/53

2 ключа 5, заряжая конденсатор 6, Ключ

4 при этом выключается, По окончании импульса управления ключ 5 выключается, включается ключ 11 и на нагрузке

3 формируется фронт импульса, причем ток накопителя 2 замыкается по цепи: накопитель 2, нагрузка 3, диод 10, накопитель 2, минуя катушку 8, что улучшает форму импульса в нагрузке, ключ 9 при этом выключается разностью напряжений конденсатора 6 и источника 1, приложенной через дйод 10, что сокращает время ввода энергии в индуктивный накопитель и повышает КЦП, Ток же катушки 8 индуктивности заряжает конденсатор 6 через ключ Il

Перезаряд конденсатора 6 до напряжения исходной полярности происходит через ключ !2, срез импульса в нагрузке 3 формируется при повторном вкхцочении ключа 4, С включением клю" ча 9 процессы в схеме повторяются. 1 ил g

1504?99

Изобретение относится к импульсн и технике, в частности к технике кОммутации высоких энергий, и может быть использовано для питания уско5 рителей заряженных частиц, лазеров, различных электрофизических установок, Цель изобретения - повьппение КПД устройства путем повьппения эффектив" нрсти ввода энергии в индивидуальный накопитель, а также улучшение формы и пульса на нагрузке, (На чертеже представлена принци- . пиальная электрическая схема коммута- 15 т ра индуктивного накопителя энергии, Комиутатор содержит источник 1 пит ния, индуктивный накопитель 2 энерг и, нагрузку 3, ключи 4, 5, конденсат р 6, источник 7 напряжения заряда 20 к з нде нс ат о р а, катушку 8 инду кти в но сти, юч 9, диод 10, ключи 11, 12, формиро" в тель 13 управляющих импульсов с выходами 14-18, причем ключи 4, 9, 11, 12 я ляются не полностью управляемыми, ° а 25 к пюч 5 — полностью управляемыи, причем положительный полюс источника 1 соеди" ньен с выводом индуктивного накопителя

2 и катодом диода 10, второй вывод индуктивного накопителя 2 соединен с 30 нагрузкой 3 и анодами ключей 4, 5, катод ключа 5 соединен с конденсатором

6, отрицательным полюсом источника 7, атодом ключа 11 и анодом ключа .12, нод диода 10 соединен с выводом каушки 8, вторыми выводами нагрузки 3 конденсатора 6, катодом ключа 4 и оложительным полюсом источника 7, торой вывод катушки 8 соединен с иодами ключей 9, 11 и катодом ключа щ

2, катод ключа 9 соединен с отрица" ельным полюсом источника 1, выходы

«4-18 формирователя 13 подключены к соответствующим входам управления ключей 4, S 9, 11, 12, 45

Коммутатор работает следующим

6 заряжен от источника 7 до иапряжеиия отрицательной полярности, В даль" иейшем цепь источника 7 не оказывает

Существенного влияния на процессы в

Схеме, В момент времени Т„ с выходов

14, 16 формирователя 13 поступают

Сигналы управления на входы управления ключей 4, 9, переводя последние ф проводящее состояние, Начинается

:!тап ввода энергии в индуктивный накопитель 2 и катушку 8, В момент времени Tg при достижении током в цепи накопителя 2 определенного, например установившегося, значения с выхода

15 формирователя 13 поступает сигнал управления на вход, ключа 5, Ключ 5 открывается, и ток индуктивного накопителя 2 из цепи ключа 4 переводится в цепь, содержащую последовательно включенные конденсатор 6 и ключ 5. За .время нахождения ключа 5 в проводящем состоянии ключ 4 восстанавливает управляющую способность, В момент времени Т ключ

5 переводится в выключенное состояние, на вход управления ключа 1 с выхода

18 формирователя 13 поступает сигнал, переводящий ключ ll в проводящее состояние, на нагрузке 3 формируется передкий фронт импульса напряжения положительной полярности, а к катушке

8 прикладывается напряжение конденсатора 6 с полярностью, приведенной на чертеже. За время Т=Т -Т напряжение на конденсаторе 6 уменьшается по абсолютной величине, Ключ 9 в моиент времени Т> закрывается обратным на- пряжением, равным разности напряжений конденсатора 6 и источника 1, которое прикладывается к ключу 9 через диод 10, Через диод 10, минуя источник 1, замыкается ток индуктивного накопителя 2 на этапе вывода энергии из накопителя в нагрузку 3, После запирания ключа 9 конденсатор 6 перезаряжается током катушки 8. В момент времени T+ напряжение на конденсаторе 6 меняет полярность, в моиент времени Т, ток в цепи конденсатора 6 достигает нулевого значения, ключ 11 закрывается, а напряжение на конденсаторе 6 достигает положительного значения Uä, В момент времени Т с выхода 17 формирователя 13 поступает импульс управления на вход ключа 12, Ключ 12 переводится в проводящее состояние и конденсатор 6 начинает перезаряжаться от напряжения U„ po напряжения Ua отрицательной полярности, В момент времени Т 1 ключ 4 переводится в проводящее состояние, на нагрузке 3 формируется срез имульса напряжения, ток индуктивного накопи" теля 2 после включения ключа 4 замыкается по цепи накопитель 2 — ключ 4диод 10, Постоянная времени цепи разряда индуктивного накопителя 2 при этом значительно больше, чем на этапе T--T, -T формирования импульса на

15047

Составитель И, Белякова

Техред A,Êðàâ÷óê

Корректор H.Муска,Редактор А.Маковская

Заказ 5267/56 Тираж 884 Подписное

ВНИИПИ, Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина ° 101

5 нагрузке, и ток в цепи накопителя 2 изменяется незначительно, что повышает КПД, В момент времени Т конденсатор 6 зарядится до напряжения U о отрицательной полярности. В момент времени Т> при переводе ключа 9 в проводящее состояние под действием управляющего импульса с выхода формирователя, 13 начинается очередной .этап ввода энергии в индуктивный накопитель 2 и катушку 8, .В данном коммутаторе иа этапе

T--Т -T вывода энергии иэ индуктивного накопителя 2 цепь подзаряда 15, конденсатора 6 не оказывает влияния на форму импульса напряжения на нагрузке.

99

Формула изобретения

Коммутатор индуктивного накопителя энергии по авт, св, У 1223356, отличающийся тем, что, e . целью повышения КПД и улучшения форм(импульса на нагрузке, введены диод и дополнительный не полностью управляеиай ключ, включенный между катушкой индуктивности и первым полюсом источника питания, вход Которого соединен.с дополнительным выходом формирователя управлякщих импульсов, анод диода соединен с вторым выводом ,нагрузки, катод - с вторым полюсом источника питаний,