Способ регулирования напряжения на накопительном конденсаторе

 

Использование: в импульсной технике и в технологических лазерах с предыоййзац-ией активной среды короткими импульсами тбка с крутыми фронтами, Сущность изобретения: способ заключается в том, что емкостный накопитель заряжают от источника питания постоянного тока за полуволну зарядного тока до максимального амплитудного значения. В течение второй полуволны тока накопитель разряжают до заданного уровня напряжения , а затем, подавая управляющий импульс на коммутатор, разряжают накопитель на нагрузку (лазер)..Особенностью изобретения является то, что регулирование уровня напряжения на нагрузке осуществляется в течение одного такта рабочей частоты источника предыонйзации, что позволяет повысить быстродействие . 2 ил. (Л G

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„5U„„1812615 А1 (я)5 Н 03 К 3/53

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к области им- на нагрузку, Таким образом, регулирование пульсной техники и может быть использова- уровня напряжения накачки происходит в но в технологических лазерах с течение одного такта рабочей частоты испредионизациейактивнойсредыкороткими . точника предыонизации, что обеспечивает импульсами тока с крутыми фронтами. его быстродействие.

Цель изобретения — повышение быстро- На фиг. 1 изображена схема устройства, действия регулирования уровня напряже- позволяющего осуществить предлагаемый ния накачки. Способ; на фиг. 2 — временные диаграммы, Для достижения указанной цели пред- поясняющие реализацию способа. варительнозаряженный за полуволну тока:.. Устройство содержит ниЗковольтный до амплитудного значения напряжения ем- источник 1, питания постоянного тока, к выкостный накопитель разряжаютдозаданно- ходу источника 1 питания подключен тран- го уровня напряжения за счет рекуперации зисторный однотактный преобразователь 2 энергии в сеть, а затем быстро разряжают .С возвратными диодами 3 и повышающим (21) 4889789/21 (22) 10.12.90 (46) 30.04.93. Бюл. ¹ 16 (71) Высоковольтный научно-исследовательский центр Всесоюзного электротехнического института им. В.И, Ленина (72) H.Н. Старшинов, Г,Л. Троицкая и В.Г. Филиппов (56) А.с. СССР ¹ 1131029, кл. Н 03 КЗ/5325.10,82. А.с. СССР № 1417764, кл. H 03 К 3/53, 25.08.86.

Царенко А.И. и др. Высокодинамичный источник импульсов предионизации для ла-. зерных технологических установок. — "Электротехника", 1987, ¹ 11, с. 52.

Бутаков Л.Д. и др. Импульсное зарядное устройство. — ПТЭ, 1985; ¹ 5, с. 108, (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА НАКОПИТЕЛЬНОМ КОНДЕН-.

САТОРЕ

2 (57) Использование: в импульсной технике и в технологических лазерах с предыонизацией активной среды короткими импульсами тока с крутыми фронтами, Сущность изобретения: способ заключается в том, что емкостный накопитель заряжают от источника питания постоянного тока эа полуволну зарядного тока до максимального амплитудного значения. В течение второй полуволны тока накопитель разряжают до заданного уровня напряже. ния, а затем, подавая управляющий импульс на коммутатор, разряжают накопитель на нагрузку (лаэер). Особенйостью изобретения является то, что регулирование уровня напряжения на нагрузке осуществляется в течение одного такта рабочей частоты источника предыонйза- ции, что позволяет повысить- быстродействие. 2 ил.

1812615 трансформатором 4. Последовательно с первичной обмоткой трансформатора 4 включен добавочный резонансный дроссель 5, Ко вторичный обмотке трансформатора 4 подключен накопительный конденсатор 6. Параллельно емкостному накопителю 6 включены соединенные последовательно высоковольтный коммутатор

7 и нагрузка 8 (лазер), а также делитель напряжения 9. Выход делителя 9 напряжения и источник 10 опорного напряжения соединены с первым и вторым входами компаратора 11. Выход компаратора 11 соединен с управляющим входом модулятора 12, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки 13, а выход с управляющим входом коммутатора 7. Вход элемента задержки 13 соединен с выходом задающего генератора 14, другие выходы которого соединены с управляющими входами транзисторов 15 однотактного преобразователя

2. Для исключения аварийных выбросов напряжения преобразователь 2 включает в се, бя диоды 16.

Согласно предлагаемому способу, емкостный накопитель 6 заряжают от инвертора 2 и разряжают на электроды лазера с одной и той же частотой. Эта частота определяется технологическими требованиями со скоростыю изменения мощности излучения лазера. Собственная частота цепи колебательной зарядки емкостного накопителя

6 выше рабочей частоты инвертора 2 и устанавливается, например. с помощью добаночного дросселя 5, При работе источника предыонизации на входы ключей 15 (транзисторы) инвертора 2 (в данном случае, однотактный преобразователь) поступают управляющие импульсы с задающего генеpampa 14 (моменты Ьрвмени t>Л6 — фиг. 2;а).

Через открытые ключи 15, повышающий трансформатор 4 и добавочный дроссель 5 от источника питания 1 идет прямая полуволна тока, заряжающего емкостный накопитель 6. Время открытого колебательного процесса, т.е. ключи 15 закрываются. когда зарядный ток уменьшается до нуля, а"напряжение на емкостном накопителе 6 становится максимальным (момент времени t — фиг.

2,б,в). Обратная полуволна тока замыкается на источник питания 1 через возрастные диоды 3, рекуперируя энергию емкостного накопителя 6 обратно в сеть. Уровень напряжения на емкостном накопителе 6 сравнивается с требуемым в данный момент по технологии лазерной установки с помощью делителя напряжения 9 и источника опорно. го напряжения 10. При равенстве этих уров.ней напряжения срабатывает компаратор

11 (моменты времени tz, ta — фиг, 2,д). Когда напряжение на накопителе 6 возрастает, управляющий импульс на коммутатор 7 не формируется модулятором 12, т.к. еще нет разрешающего сигнала. Разрешающий сигнал формируется из управляющего импульса с задающего генератора 14, задержанным элементом задержки 13 на такое время, при котором ключи 15 инвертора 2 надежно закрыты(момент времени Ь - фиг.

"0 2,г). При наличии разрешающего сигнала с элемента задержки 13 и сигнала с компаратора 11 модулятор 12 формирует импульс, включающий коммутатор 7 (момент времени t4 — фиг. 2,е). Через коммутатор 7

15. емкостный накопитель 6 разряжается на нагрузку 8 за время 50-100 нс, формируя на ней требуемый импульс тока с крутыми фронтами.

Следующий цикл зарядки емкостного

20 накопителя 8 может начаться после возврата самого инерционного элемента схемы (в данном устройстве, трансфор-. матора 4) в исходное состояние. Так как реальная нагрузка 8, помимо лазера, со25 держит индуктивность линии, то емкостный накопитель 6 перезаряжается через нее до величины, равной напряжению разряда.

После отключения коммутатора 7 перезаряд накопителя 6 продолжится через индуктив30 ность намагничивания трансформатора 4, При равенстве положительной и отрицательной вольт-секундных площадей сердечник трансформатора 4 перемагничивается, и можно начинать следующий цикл зарядки

35 емкостного накопителя 6 (момент времени

Ф вЂ” фиг. 2,в).

Меняя уровень опорного напряжения источника 10, можно изменять момент включения коммутатора 7, начиная с момен40 та, когда напряжение на накопителе максимально и начинается процесс рекуперации энергии в сеть. В случае *периодического процесса рекуперации диапазон регулирования уровня напряжения накачки состав45 ляет .половину выходного напряжения инвертора. В случае колебательного процесса рекуперации диапазон регулирования расширяется от максимального напряжения на накопителе до спада его

50 практически до нуля, При этом исключается задержка управ. ляющего воздействия при прохождении других функциональных узлов источника предыонизации.

Таким образом воздействие на коммутатор в течение второй полуволны зарядного тока, когда напряжение на емкостном накопителе снижается за счет рекуперации энергии в сеть, повышает быстродействие .

1812615

5 регулирования уровня напряжения накачки технологического лазера.

Формула изобретения

Способ регулирования уровня напряжения на накопительном конденсаторе, за- 5 ключающийся в том, что заряжают колебательно-накопительный конденсатор от источника питания за полуволну тока и разряжают его в момент времени, соответствующий времени достижения на нем на- 10 пряжения,.равного напряжению Он (где UH— напряжение, равное напряжению на нагрузке), отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, накопительный конденсатор заряжают от источника напряжения до величины напряжения, большей значения напряжения 0н, а момент времени, соответствующий достижению на накопительном конденсаторе величины напряжения U, определяют путем сравнения напряжения предварительного его разряда с опорным.

1812615

4hr.2

Составитель H. Старшинов

Техред М. Моргентал Корректор М. Ткач

Редактор А, Егорова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1579 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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