Способ синхронизации многомодульного генератора импульсов напряжения



Способ синхронизации многомодульного генератора импульсов напряжения
Способ синхронизации многомодульного генератора импульсов напряжения
Способ синхронизации многомодульного генератора импульсов напряжения
Способ синхронизации многомодульного генератора импульсов напряжения
Способ синхронизации многомодульного генератора импульсов напряжения

 

H03K3/53 - Импульсная техника (измерение импульсных характеристик G01R; механические счетчики с электрическим входом G06M; устройства для накопления /хранения/ информации вообще G11; устройства хранения и выборки информации в электрических аналоговых запоминающих устройствах G11C 27/02; конструкция переключателей для генерации импульсов путем замыкания и размыкания контактов, например с использованием подвижных магнитов, H01H; статическое преобразование электрической энергии H02M;генерирование колебаний с помощью схем, содержащих активные элементы, работающие в некоммутационном режиме, H03B; импульсная модуляция колебаний синусоидальной формы H03C;H04L ; схемы дискриминаторов с подсчетом импульсов H03D;

Владельцы патента RU 2501158:

Федеральное государственное унитарное предприятие "РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР-ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Е.И. ЗАБАБАХИНА" (RU)

Изобретение относится к импульсной высоковольтной технике, предназначено для получения импульсов напряжения до нескольких мегавольт и может быть использовано в составе электрофизических установок, в частности в мощных импульсных ускорителях электронов прямого действия. Достигаемый технический результат - повышение надежности синхронного срабатывания модулей при их параллельной работе. Способ синхронизации многомодульного генератора импульсов напряжения включает высоковольтный запуск разрядников, подачу давления в разрядники, использование управляемых разрядников, при этом часть разрядников являются управляемыми и в разрядниках каждого модуля используется индивидуальное давление. 5 ил.

 

Изобретение относится к импульсной высоковольтной технике, предназначено для получения импульсов напряжения до нескольких мегавольт и может быть использовано в составе электрофизических установок, в частности в мощных импульсных ускорителях электронов прямого действия.

Известен способ синхронизации многомодульного генератора импульсов напряжения, включающий высоковольтный запуск разрядников модулей, подачу в разрядники модулей давления, использование управляемых разрядников. Синхронизация срабатывания модулей (собранных по схеме Аркадьева-Маркса) обеспечивается подачей на пусковые электроды первых шести разрядников каждого модуля сигнала амплитудой 550 кВ и фронтом 80 нс. Высоковольтные импульсы генерируются девятью пусковыми генераторами, каждый из которых запускает четыре модуля. При этом во всех разрядниках модулей используется одинаковое давление, равное 0,2 МПа, и все разрядники являются управляемыми трехэлектродными с резистивными связями средних электродов (Turman B.N., Martin Т.Н., Neau E.L. et al. Proc. of the 5th IEEE Pulsed Power Conference, Arlington, Virginia, 1985, p.155-161).

Использование данного способа позволило синхронизировать тридцать шесть модулей с разбросом срабатывания от первого до последнего модуля, равным ≈35 нс. При этом разброс (среднеквадратичное отклонение) срабатывания отдельных модулей составляет 3-7 нс.

Однако данный способ синхронизации многомодульного генератора является сложным и дорогостоящим, так как используются несколько высоковольтных генераторов для запуска модулей, а также все управляемые трехэлектродные разрядники.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения, выбранным в качестве прототипа, является способ синхронизации многомодульного генератора импульсов напряжения, включающий высоковольтный запуск разрядников модулей (собраны по схеме Аркадьева-Маркса), подачу давления в разрядники и использование управляемых разрядников. При этом все разрядники являются управляемыми трехэлектродными с резистивно-емкостными связями средних электродов. Перед запуском модулей (за 100 нс) обеспечивается ультрафиолетовая подсветка их первых разрядников, при этом давление в разрядниках всех модулей используется одинаковое. Запуск модулей осуществляется высоковольтным импульсом отрицательной полярности амплитудой 30 кВ, равной половине зарядного напряжения конденсаторов. Высоковольтный импульс подается на средний электрод первого разрядника («Разработка и исследование секций генератора напряжений по схеме Маркса для мощных импульсных систем», авторы: Воробьюшко М.И., Ковальчук Б.М., Кокшенев В.А. и др., Труды Всесоюзной конференции по инженерным проблемам термоядерных реакторов. Л.: НИИЭФА, 1977, т.3, с.160-167).

Использование данного способа для диапазона давлений в разрядниках от 0,2 до 0,24 МПа позволило достичь разброса срабатывания отдельных модулей от 15 до 60 нс, соответственно.

Однако в данном генераторе параллельно включенные модули срабатывают синхронно только при определенных условиях. При этом вывод о синхронном включении модулей делается на основании анализа тока в нагрузке, а это понижает достоверность измерений.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - повышение надежности синхронного срабатывания многомодульного генератора импульсов напряжения (ГИН).

Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого технического решения, - достижение одинакового времени срабатывания модулей при их параллельной работе.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе синхронизации многомодульного генератора импульсов напряжения, включающем высоковольтный запуск разрядников, подачу давления в разрядники, использование управляемых разрядников, особенностью является то, что часть разрядников являются управляемыми, при этом в разрядниках каждого модуля используется индивидуальное давление.

Всей совокупностью перечисленных признаков обеспечивается надежный пробой разрядников. Это дает возможность достичь одинакового времени срабатывания параллельно работающих модулей и, таким образом, решить задачу повышения надежности синхронного срабатывания многомодульного ГИН.

При проведении анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявлении источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам данного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных отличительных признаков от прототипа, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. В результате поиска не выявлены технические решения с этими признаками. На этом основании можно сделать выводы о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

На фиг.1 представлена схема многомодульного ГИН с нагрузкой.

На фиг.2 представлена упрощенная принципиальная электрическая схема модуля ГИН.

На фиг.3 представлен общий вид одного модуля ГИН.

На фиг.4 представлено сечение модуля, указанное на фиг.3.

На фиг.5 представлены осциллограммы разрядных токов двенадцати модулей, иллюстрирующие их синхронную работу.

Устройство, реализующее заявляемый способ, содержит многомодульный генератор импульсов напряжения 1, состоящий из двенадцати параллельно включенных модулей 2, и индуктивную нагрузку 3 (фиг.1). Модули 2 расположены в металлическом контейнере 4, заполненном трансформаторным маслом. На высоковольтной стороне модули объединяются общим коллектором 5, к которому подключена нагрузка 3. Многомодульный генератор импульсов напряжения 1 и нагрузка 3, которая представляет собой бескаркасную катушку, характеризуются индуктивностями LГ и LH, соответственно. Индуктивность генератора LГ≈2,9 мкГн, а индуктивность нагрузки LH можно изменять в пределах от ≈2 до ≈10 мкГн. Также возможна работа ГИН 1 на омическую нагрузку.

Модули 2 (фиг.2) собраны по схеме Аркадьева-Маркса с двухполярной зарядкой (Смирнов С.М., Терентьев П.В. Генераторы импульсов высокого напряжения. М.: "Энергия", 1964, с.26). Каждый модуль 2 (фиг.2-4) содержит конденсаторы 6 (ИК 100-0,4), разрядники 7 и зарядные сопротивления 8 (4 кОм). Разрядники 7 каждого модуля 2 размещены в общем корпусе 9 - разрядное устройство и работают в среде сжатого сухого воздуха. При этом только часть разрядников (первые пять) модуля 2 являются управляемыми трехэлектродными с резистивными связями 10 (5 кОм, 200 Ом, 400 Ом, 1 кОм, 300 Ом) средних электродов (фиг.2), а остальные пять двухэлектродные. Каждый модуль снабжен измерительным устройством 11 - пояс Роговского (фиг.2).

Способ осуществляют следующим образом.

В разрядники 7 (разрядные устройства 9) каждого модуля 2 подается осушенный воздух (точка инея ≤-35ºС) под давлением P1…P12 (фиг.1), лежащим в следующем диапазоне 0,315…0,365 МПа. Давление в разрядниках 7 каждого модуля 2 используется индивидуальное и контролируется прецизионным манометром (на фиг. не показано). От источника постоянного напряжения (на фиг. не показано) плюс и минус полярности через зарядные сопротивления 8 происходит зарядка конденсаторов 6 модулей 2 до напряжения U0=±80 кВ (фиг.1, 2). Для регистрации разрядного тока всех модулей их пояса Роговского 11 подключаются к трем цифровым осциллографам TDS 2024.

Высоковольтный запуск разрядников 7 модулей 2 осуществляется подачей импульса отрицательной полярности, равного половине зарядного напряжения 40 кВ, на пусковые электроды первых разрядников каждого модуля (фиг.1, 2). После этого происходит последовательная коммутация разрядников 7 каждого модуля 2 (с 1 по 10) и их синхронное включение на общую нагрузку 3, что видно по осциллограммам разрядных токов модулей 2 (фиг.5). Отметим, что при использовании данного способа синхронизации получен разброс (среднеквадратичное отклонение) срабатывания отдельных модулей 5-10 нс.

Предлагаемый способ синхронизации был реализован в многомодульном ГИН 1, который был использован для создания мощного импульсного ускорителя электронов. В экспериментах генератор 1 разряжался на индуктивную нагрузку 3 (LH≈2 мкГн) и электрически взрывающиеся проводники (на фиг. не показано). При синхронной работе модулей 2 были получены ток генератора IГ≈200 кА и напряжение на электрически взрывающихся проводниках 6 MB (UЭВП~dIГ/dt), что соответствует четырехкратному увеличению выходного напряжения генератора, которое составляет ≈1,5 MB.

Таким образом, представленные данные свидетельствуют о выполнении при использовании способа по заявляемому изобретению следующей совокупности условий:

- процесс, воплощающий заявленный способ при его осуществлении, предназначен для использования в импульсной технике для формирования высоковольтных импульсов напряжения;

- для заявляемого способа в том виде, в котором он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления.

Следовательно, заявляемый способ соответствует условию «промышленная применимость».

Способ синхронизации многомодульного генератора импульсов напряжения, включающий высоковольтный запуск разрядников, подачу давления в разрядники, использование управляемых разрядников, отличающийся тем, что часть разрядников является управляемой, при этом в разрядниках каждого модуля используется индивидуальное давление.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области заряда емкостных накопителей электрической энергии и может быть использовано в импульсной технике в качестве вторичных источников электрической энергии.

Изобретение относится к технике формирования импульсов тока в устройствах оптической накачки лазеров, например в источниках светодиодной накачки или в источниках питания импульсных газонаполненных ламп накачки с разрядом через лампу накопительного конденсатора.

Изобретение относится к технике формирования импульсов тока, в частности к устройствам питания импульсных газонаполненных ламп накачки твердотельных лазеров с разрядом через лампу накопительного конденсатора.

Изобретение относится к области радиотехники и, в частности, может быть использовано для избирательного радиоподавления источников излучения. Технический результат - расширение области применения, в том числе для радиоподавления каналов связи априорная информация о загруженности рабочих частот которых не известна, и которые используют режим с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах автоматического управления. .

Изобретение относится к области цифровых систем приема и обработки сигналов и предназначено для уменьшения влияния аддитивных случайных импульсных помех. .

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для получения наносекундных импульсов высокого напряжения большой частоты следования, которые могут быть использованы для питания лазеров и рентгеновских трубок.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при передаче электрической энергии потребителю с помощью неизолированной линии электропередачи трехпроводного исполнения.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве устройства электронного гистерезиса. .

Изобретение касается системы для зарядки конденсатора (100), включающей модуль зарядки конденсатора (110), изолированный модуль получения данных (120) и цифровой управляющий модуль (130). Изолированный модуль получения данных (120) предназначен для взятия отсчетов уровня выходного напряжения модуля зарядки конденсатора (110). Цифровой управляющий модуль (130) соединен с изолированным модулем получения данных (120) посредством двунаправленной линии и с модулем зарядки конденсатора (110) посредством интерфейса управляющего сигнала. Цифровой управляющий модуль (130) сконфигурирован для генерирования управляющей сигнальной информации и сигнальной информации синхронизации на основании отсчетов уровня выходного напряжения, получаемых через двунаправленную линию от изолированного модуля получения данных. Цифровой управляющий модуль (130) сконфигурирован для отправки управляющей сигнальной информации модулю зарядки конденсатора (110) посредством интерфейса управляющего сигнала и отправки сигнальной информации синхронизации изолированному модулю получения данных (120) посредством двунаправленной линии. Управляющая сигнальная информация, получаемая от цифрового управляющего модуля, управляет модулем зарядки конденсатора (110), а изолированный модуль получения данных (120) сконфигурирован для формирования отсчетов на основании сигнальной информации синхронизации. Технический результат - повышение стабильности выходного напряжения. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в изделиях различных отраслей техники. Технический результат состоит в исключении подвижных частей. Электрический генератор содержит П-образный магнитопровод, включающий в себя два сердечника и связывающее их ярмо, обмотки на сердечниках, источник н.с. в виде постоянного магнита или электромагнита, установленный одним полюсом на ярмо между сердечниками, и переключатель магнитного потока, развиваемого источником н.с., на один или другой сердечник с обмотками. Генератор снабжен дополнительным ярмом, установленным на второй полюс источника н.с. и замыкающим полюса сердечников магнитопровода, и выполненным, как и первый, цельным или составным. Переключатель магнитного потока, развиваемого источником н.с., выполнен в виде двух разомкнутых магнитопроводов, например С-образной формы, с обмоткой на каждом из них, размещенных по разные стороны от источника н.с и охватывающих одно или оба упомянутых ярма с двух противоположных сторон, или в виде двух замкнутых магнитопроводов с обмоткой на каждом из них, размещенных по разные стороны от источника н.с. в зазорах между дополнительным ярмом и полюсами сердечников П-образного магнитопровода или в зазорах между составными частями одного или обоих ярм. 10 ил.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в производстве электровакуумных СВЧ-микроблоков с вакуумными интегральными схемами (ИС) и другими схемами. Технический результат - возможность миниатюризации полной системы логических элементов с уменьшением потерь электромагнитной энергии, распространение интегральности по третьей координате, послойно располагая активные топологические СВЧ-структуры. Для этого в предлагаемых СВЧ-переходах между слоями интегральных схем симметрично друг под другом располагаются в одном случае клинообразный вертикальный переход, в другом - террасовидный вертикальный переход, включающие каждый свои микрополости, а над ними нависающие кромки пленочных элементов рабочих топологий с тупыми углами заданной величины между ними и стенками микрополостей. 7 ил.

Изобретения относятся к вычислительной технике и могут быть использованы в устройствах отображения. Техническим результатом является уменьшение размеров устройства. Триггер содержит первый (p-типа), второй (n-типа), третий (p-типа) и четвертый (p-типа) транзисторы; входные клеммы; первую и вторую выходные клеммы, первый и второй транзисторы составляют первую КМОП-схему, затворы транзисторов соединены один с другим и стоки транзисторов соединены один с другим, третий и четвертый транзисторы составляют вторую КМОП-схему, затворы транзисторов соединены один с другим и стоки транзисторов соединены один с другим, первая выходная клемма соединена с затворной стороной первой КМОП-схемы и стоковой стороной второй КМОП-схемы, вторая выходная клемма соединена с затворной стороной второй КМОП-схемы и стоковой стороной первой КМОП-схемы, по меньшей мере, один входной транзистор, включенный в группу указанных транзисторов с первого по четвертый, исток входного транзистора соединен с одной из входных клемм. 9 н. и 30 з.п. ф-лы, 75 ил.

Предлагаемое устройство относится к области импульсной техники и предназначено для питания обмоток возбуждения устройств, создающих импульсные магнитные поля, в частности для питания обмоток возбуждения двигателей возвратно-поступательного движения (в.п.д.). Достигаемый технический результат - упрощение конструкции. Генератор импульсов тока содержит накопительный и коммутирующий конденсаторы, силовой тиристор, цепи заряда и разряда коммутирующего конденсатора, индуктивную нагрузку, цепь заряда коммутирующего конденсатора выполнена из последовательно соединенных переменной линейной индуктивности и обмотки подмагничивания дросселя насыщения, а цепь разряда - из последовательно соединенных обмотки намагничивания дросселя насыщения и первого диода в проводящем направлении, последовательно с индуктивной нагрузкой включен второй диод. 2 ил.

Группа изобретений относится к устройствам цифровой вычислительной техники, в частности к недвоичной схемотехнике, и предназначена для создания троичных триггеров. Техническим результатом заявляемой группы изобретений является реализация схемотехнических средств, используемых для создания троичных логических устройств в среде интегральной полупроводниковой электроники, за счет включения в их состав троичных D-триггеров. В одном из вариантов троичный D-триггер с записью по уровню содержит узел троичной схемотехники и семь пороговых элементов троичной логики. 4 н.п.ф-лы, 5 ил., 6 табл.

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для получения электрической энергии из газового электрического разряда. Техническим результатом является повышение стабильности, надежности и эффективности преобразования энергии при работе, который достигается за счет того, что устройство, содержащее первый и второй электроды, разделенные газовым разрядным промежутком, источник высокого напряжения, первый полюс которого соединен с первым электродом, а второй - с первым выводом первой индуктивности, второй вывод которой соединен со вторым электродом, дополнительно снабжено набором первых электродов, разделенных газовыми разрядными промежутками по отношению к второму электроду, и набором источников высокого напряжения, первые полюса каждого из которых соединены с одним из первых электродов набора первых электродов, а вторые полюса источников высокого напряжения из набора источников высокого напряжения соединены с первым выводом первой индуктивности, при этом второй электрод выполнен секционным, а первые электроды разделены между собой изолирующими перегородками, с возможностью образования отдельных газовых полостей между вторым электродом и каждым первым электродом. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в системах электроснабжения различных сфер народного хозяйства. Достигаемый технический результат - снижение затрат энергии от внешнего первичного источника электрической энергии. Импульсный электроискровой генератор энергии содержит разрядник, выполненный в виде набора первых электродов, разделенных газовыми разрядными промежутками по отношению ко второму электроду, и набор источников высокого напряжения, первые полюса каждого из которых соединены с одним из первых электродов набора первых электродов, а вторые полюса источников высокого напряжения из набора источников высокого напряжения соединены с первым выводом первой индуктивности, второй вывод которой соединен со вторым электродом, а входы управления источников напряжения соединены с выходами фазового генератора, выполненного с возможностью подачи на входы управления источников напряжения управляющей последовательности импульсов включения фазовым генератором источников напряжения, при этом генератор снабжен второй индуктивностью, выполненной в виде резонансного LC-контура, индуктивно связанного с первой индуктивностью, дополнительно каждый источник высокого напряжения из набора источников высокого напряжения выполнен в виде импульсного трансформатора с двумя высоковольтными обмотками. 3 ил.

Изобретение относится к области преобразовательной техники. В состав высоковольтного коммутатора входят блок электронных ключей и быстродействующий коммутатор. Блок электронных ключей содержит составные ключи, содержащие последовательно соединенные управляемые силовые полупроводниковые приборы с ограниченным максимально допустимым напряжением в закрытом состоянии. Сочетание параметров силовых полупроводниковых приборов и устройств управления, входящих в составные ключи, определяет предельно допустимые значения и характеристики высоковольтного коммутатора. Переключение составных ключей и защиту от недопустимых значений электрических воздействий обеспечивают за счет ограничения скорости изменения поставляемого в составные ключи тока (напряжения). Защитные функции ограничения выполняют с использованием быстродействующего коммутатора, который имеет необходимые характеристики для надлежащего сглаживания перепадов тока (напряжения). Технический результат - возможность формировать в нагрузке регулируемые по форме импульсы. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области мощной сильноточной импульсной электротехники и может использоваться для генерации мощных импульсов наносекундной длительности. Достигаемый технический результат - предотвращение потерь накопленной энергии. Генератор импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью содержит источник питания, первый управляемый ключ, второй управляемый ключ, первичную обмотку индуктивного накопителя энергии, замыкатель, третий управляемый ключ, нагрузку, электромагнитный экран, коммутатор, вторичную обмотку индуктивного накопителя энергии, которая выполнена в виде N одинаковых одновитковых секций, индуктивный накопитель энергии выполнен в виде свернутой в цилиндрическую или тороидальную N витковую спираль двух коаксиально расположенных проводников, при этом внутренний проводник образует N витковую первичную обмотку, внешний проводник выполнен в виде расположенных последовательно вдоль общей оси для внутреннего и внешнего проводников одинаковых и изолированных друг от друга элементов трубчатой формы, образующих каждый виток секции вторичной обмотки. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.
Наверх