Формирователь импульсов
Союз Соеетсква
Со ийли стх4жы1х
Ряспубпии (61) (22) с при
Гкударствеииы1 ииатвт
СССР пе делам изааретеиий и открытий (23) (72) Авторы изобретения
Б. А. Багинский, П. Г. Гордеев и М. М. Штейн
Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (71} Лая витель (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования импульсов тока в индуктивных нагрузках, например в электромагнитах циклических ускорителей заряженных частиц.
Известны генераторы импульсов тока, содержащие источник постоянного напряжения и накопительную конденсаторную батарею, подключенную к электромагниту через вентильный коммутационный узел, представляющий собой мост из управляемых вентилей или мост из двух неуправляемых и двух 1В управляемых вентилей с устройством ком мутации (1) .
Недостатком известного устройства являются сложность и значительные габариты и вес цепей, предназначенных для компенсации потерь в формирователе и нагрузке. 1
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является формирователь имйульсов, содержащий конденсаторную батарею, четыре управляемых вентиля, образующие мост, в диагональ которого между точками соединения одноименных электродов вентилей включена индуктивная нагрузка, фазоимпульсный блок управления, выходы которого соединены с входами управляемых вентилей моста (2).
Недбстатком такого формирователя импульсов является сложность и большие габариты и вес.
Цель изобретения — упрощение конструкции и уменьшение массы устройства.
Цель достигается тем, что в формирователь импульсов, содержащий конденсаторную батарею, четыре управляемых вентиля, образующие мост, в диагональ которого между точками соединения одноименных электродов вентилей включена индуктивная нагрузка, фазоимпульсный блок управления, выходы которого соединены с входами управляемых вентилей моста, введен источник синусоидального напряжения, причем конденсаторная батарея включена последовательно с источником синусоидального напряжения между точками соединения разноименных электродов вентилей моста, а вход фазоимпульсного блока управления соединен с выходными зажимами источника синусоидального напряжения.
661743
На фиг. 1 представлена принципи;льII;!>1 электрическая схема формирователя импульсов; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 3— временные диаграммы при измененном фазовом сдвиге между напряжением источника питания и тока конденсаторной оатареи.
Формирователь импульсов содержит индуктивную нагрузку 1, конденсаторную батарею 2, фазоимпульсный блок 3 управления, источник 4 переменного напряжения и мост
5, образованный четырьмя управляемыми вентилями 6 — 9.
На фиг. 2 представлены диаграммы напряжения U+ источника 4 переменного напряжения, тока ip конденсаторной батареи
2, мощности Р, потребляемой от источника
4 напряжения Uq конденсаторной батареи и тока iI индуктивной нагрузки 1.
В исходном состоянии батарея 2 заряжена до требуемого напряжения с полярностью, указанной на фиг. 1 знаками без скобок. С приходом запускающих импульсов от фазоимпульсного блока 3 управления на управляющие переходы вентилеи 6, 9 (момент времени 1,, фиг. 2) начинается разряд батареи 2 на индуктивную нагрузку
1 по цепи: вентиль 6, нагрузка I, вентиль
9 и источник 4 переменного напряжения.
В результате этого батарея 2 сначала полностью разряжается на нагрузку (момент времени tg,, фиг. 2, в), а затем перезаряжается под действием энергии, накопленной в индуктивной нагрузке 1, в которой формируется импульс тока синусоидальной формы.
После окончания процесса формирования импульса (в момент времени ts, фиг. 2) напряжение на конденсаторной ба101>cc 2 имеет полярность, показанную на фиг. 1 знаками в скобках. В момент времени фазоимпульсный блок 3 управления вкл1очает вентили 7, 8, и процесс формирования импульса тока повторяется с той лишь разницей, что в конденсаторной батарее 2 и источнике 4 переменного напряжения направление тока меняется на противоположное (фиг. 2, a), На фиг. 2, б приведена кривая изменения мгновенной мощности Р+ источника 4 переменного напряжения. Поскольку направление тока и напряжения источника 4 совпадают (фиг. 2, а), то источник 4 отдает мощность в цепь формирователя, а мгновенная мощности положительна. I;I фиг. 2, б кроме мгновенной мощности Рц указан также уровень средней мощности Ру, потребляемой от источника 4. Средняя мощность Рс максимальна в том случае, если амплитуда напряжения источника 4 совпадает с моментом времени I, соответствующим максимальному значению тока конденсаторной батареи 2 (фиг. 2, в) . При этом фазоимпульсный блок 3 управления должен обсс,.е ивать фазовый сдвиг управляющих
I импульсов на угол Kg, равный
Я дуЕы
I>a
2 2
5 где о> - — узгловая частота источника 4 переменного напряжения; — длительность импульса тока индуктивной нагрузки.
При утле фазового сдвига отличном от а, (фпг. 3) средняя мощность, потребляемая GT источника 4 умепыиается, поскольку появляются интервалы времени (1з — 4 фиг. 3, o), в течение которых мгновенная мощность отрицательна вследствие несовпадения направления тока и напряжения источника 4. Средняя мощность, отдаваемая источником 4, равна нулю в том случае, если узгол фазового сдвига равен
6=Qo +
Я
Ф
20 что соответствует совпадению момента переход;I напряжеш1я источника 4 через ноль с максимальным значением тока конденсаторной батареи 2.
Таким образом, изменяя при помощи фазоимпульсного блока 3 управления фазовый сдвиг управляющих импульсов, можно в широких пределах регулировать среднюю мощность, отдаваемую источником 4 переменного напряжения в цепь формирователя
З0 и, следовательно, регулировать напряжение конденсаторной батареи и ток индуктивной нагрузки.
Таким образом, выполнение формирова„теля импульсов указанным образом позво35 ляет исключить из схемы известных формирователей выпрямитель, сглаживающий фильтр и специальное устройство ввода энергии, что сущсстве IHo упрощает устройство, уменьшает его гаоариты и вес. — на 20—
40 300/,, Фор.иула изобретения
Формирователь импульсов, содержащий конденсаторную батарею, четыре управляемых вентиля, образующие мост, в диагонал ь которого между точками соединения одноименных электродов вентилей включена индуктивная нагрузка, фазоимпульсный блок управления, выходы которого соедине50 пы с входами управляемых вентилей моста, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и уменыпения массы устройства, в него введен источник синусоидального напряжения, причем конденсаторная батарея включена последовательно с источником синусоидального напряжения между точками соединения разноименных электродов вентилей моста, а вход фазоимпульсного блока управления соединен с выходными зажи661743 гз4 с
V г
Иг
Риг. 2 Риг.у
Составитель Г. Смелова
Редактор Л. Устинова Техред О. Луговая Корректор А. Гриценко
Заказ 2508/62 Тираж 1059 Подписное
ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
5 мами источника синусоидального напряжения.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент Швейцарии № 416865, кл. Н 05 Н 3/00, 1975.
2. Авторское свидетельство СССР № 435602, кл. Н 03 К 4/00, 1972.
aS
I
