Генератор прямоугольных импульсов напряжения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Икуюрствапьй квинтет

СССР йо лелзм нзобретеннй н атхритнВ (72) Автор изобретения

Л. Г. Кощеев

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к радиотехнической промышленности и может быть использовано в устройствах для преобразования постоянного. напряжения в импульсное.

Известны генераторы прямоугольных импульсов напряжения, выполненные по схеме автономных тиристорных инверторов с самокоммутацией за счет использования переходных процессов в последовательных колебательных контурах.

В одном из известных генераторов прямоугольных импульсов выходное напряжение формируется группой тиристоров зашунтированных последовательным колебательным контуром и полупроводниковым неуправляемым вентилем И, Недостатком такогс генератора является почти линейная зависимость выходного напряжения от изменений напряжения источэ, ника питания, поэтому для устранения этого недостатка на входе источника питания включают стабилизатор напряжения, что однако не гарантирует стабильности выходного напряжения при изменении внутреннего сопротивления нагрузки.

Известен также генератор прямоугольных импульсов напряжения, содержащий источник питания, коммутирующий и рабочий тиристоры, индуктивность фильтра и индуктивный реактор, импульсный трансформатор с первичной zz двумя вторичными обмотками, ждущий генератор импульсов тока, причем положительный полюс источника питания через последовательно соединенные коммутирующий тиристор, HHдуктивность фильтра, рабочий тиристор и первичную обмотку трансфсрматора соединен с отрицательным полюсом источника питания, при этом первая вторичная обмотка трансформатора включена между отрицательным полюсом источника питания и анодом диода, катод которого соплив нен с катодом коммутирующего тиристора и выводом индуктивности фильтра, а другая вторичная обмотка импульсного трансформатора соединена с нагрузкой 2 .

7218

98

4 и егО 1 пристОра 2 и ВыВОДОм индуь:тиВJ ности фильтра 4 другой вывод которого соединен с одной из Обкладок ко денса-.-.ра 14 другая вторичная обмотка 9 импульсного трансформатора 6 соединена с нагрузко . 15, а выход ипцуктивн:."-". фильтра 4 соединен с О три. Г.. ат ель н .. полюсом истОЧНИКа питаци —: .: ЧЕРез конденсатор фильтра 16., Вход блока -; а:: -. ния 11 соединен с нагрузк-.й 15 Вы-= ход через фазосдвигаюшее устройс1ВО 12 соединен со входом ждущего генератора импульсов тока 10, выходы которого соединены с управляющими входами коммутирующего 2 и рабочего 3 тиристоров,. при этом рабочий тир тор 3 заш.::ти;:—

ВаН дИОдОМ 17, ВКЛЮ--.ЭННЫМ В О::ра ;.Нол1. относительно рабочего тиристора направлении и последовательно соедю с:=-HbIMH индуктивным реактором 5 и конде,i.— сатором 14.

Работа генератора происходит следук; шим образом.

B исходном сос тоянии тиристоры 2 и 3 выключены. Напряжение на конденсаторах 16 и 14- равно нулю.

Поставленная цель достигается за счет того, что в предлагаемый генератор прямоугольных импульсов напряжения дополнительно введены блок сравнения и фазосдвигаюшее устройство, причем вход блока сравнения соединен с нагрузкой, а выход через фазосдвигающее устройство 25 соединен со входом ждущего генератора импульсов тока, выходы которого соединены с управляющими входами коммутирующего и рабочего тиристоров, при этом рабочий тиристор зашунтирован диодом, зр включенным в обратном, относительно рабочего тиристора, направлении и последовательно соединенными индуктивным реактором и конденсатором.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого генератора прямоугольных импульсов напряжения, на фиг. 2 — диаграммы напряжений и токов, действующих в элементах генератора, Генератор прямоугольных импульсов о напряжения содержит источник питания 1, коммутирующий 2 и рабочий 3 тиристоры, индуктивность фильтра 4 и индуктивный реактор 5, импульсный трансформатор 6 с первичной 7 и двумя вторичны- е5 ми обмотками 8 и 9, ждущий генератор импульсов тока 10, блок сравнения 11 и фазосдвигаюшее устройство 12, причем положительный полюс источника питания

1 через последовательно соединенные ро коммутирукхций тиристор 2 индуктивность фильтра 4, рабочий тиристор 3 и первичную обмотку 7 трансформатора 6 соединен с отрицательным полюсом источника питания 1, при этом первая вторичная обмотка 8 трансформатора 6 включена между отрицательным полюсом источника питании 1 и анодом диода 13, катод которого соединен с катодом коммутируюВ момент времени 14 (см. фиг. 2 ) импульс тока управления . подается у! в цепь управляющего электрода коммутирующего тиристора 2. Включение. ко,,жуTHруюшего тиристора 2 обеспечивает за-ряд конденсатора 16 до напряжения, равного напряжению источника питания 1.

При этом конденсатор 14 так же заряжается до напряжения источника питания.

В момент времени K > импульс тока управления <у подается в цепь управа ляюшего электрода p=,.áo÷åro тиристора 3.

При его включении к первичной обмотке

7 импульсного трансформатора 6 прикладывается напряжение, равное напряжению на конденсаторе 16.

Как следует из диаграмм фиг. 2 напряжение О на катоде тиристора 2 при его включении скачком увеличивает— ся до значения, равного напряжению источника питания 1. При этом напряжение

U> на аноде тиристора имеет небольшую величину, равную падению напряжения в его кремниевой структуре. При включении рабочего тиристора 3 в люмент времени 12 к катоду коммутирующего тиристора 2 прикл дывается импульс напряжения U выл, амплитудой, большей напряжения источника питания 1, и напряжение на анод последнего становится отрицательным. В результате этого тиристор 2 выключается и прекрицас.тся

При изменении внутреннего сопротивления нагрузки в таком устройстве с Выхода генератора импульсов с помощью трансформатора и диода снимается напряжение подзарядки основного источника пи5 тания, при этом эффективный импеданс нагрузки определяется коэффициентом трансформации. Однако при изменении напряжения питания выходное импульсное напряжение существенно изменяется, что 1о является недостатком этого технического решения.

Целью изобретения является повышение коэффициента стабилизации амплитуды выходных импульсов напряжения, при изменениях напряжения питания и изменениях внутреннего сопротивления нагрузки, Зс3 8 заряд конденсатора 3.6 o„= i;..;викка и.. тания. При включении тир.;с..--.",: 2 в ..;— колебательного контура., образсpaê÷ere конденсатором 14 и индуктивным реакпвром 5, протекает импульс токв i..:. Э момент времени t. тпт, меняет свое направление и т-., .:. раЗ переходит в цепь диода момента начинается процесс в::. ::.,".:-oi= ления запирающих свойств тир -;-:и-.:га::

В момент времени,, т:т:.п.-:, --::-". снова спадвевыключение диода 3. 7 Пр эная обмотка 7 импульсного тв"- =сЬ"-:, = тора 6 отключается от - ..онденсато-. а имттульс напряжен. .=-: !,...,::ез::: спадвет до нуля.

В момент времени t g импульс тв-:

1 управления т, снова поступает в це-:,= управления тирпстора 2, происходит ег". включение и процессы генератора повтсряются, В установивще-,.я режиме работы генеретора среднее значение напряжения на конденсаторе 16 определяется выражением где E. — напряжение источттика пита=ния, Ъ O — частота следования импульсов, Т„- длительность и тих=.;=са на выходе генератора, интервал времени между импульсами тока правлен .-.я тиристорами.

Изменение фазового сдвига междуимпульсами тока управления тиристорамк

2 и 3 позволяет регулировать нвлряже- о ние на конденсаторе 16 в щироких преде- лах. В предлагаемом генераторе фазовый сдвиг между импульсами тока управления изменяется автоматически благодаря наличию отрицательной обратной связи по

45 напряжению на выходе через блок сравне- " ния 11 и фазосдвигающее устройство 12.

При уменьшении напряжения -тсточника п;-:тания 3. происходит снижение амплитулы импульсов тока на выходе ждущего генератора импульсов тока 1Q и увеличение

50 напряжения на выходе устройства сравнения 11. Пропорционально этому напряжентпо увеличивается сдвиг по фазе между импульсами тока на выходе фазосдвигающего устройства 12 и на выходе ждуще55 го генератора импульсов тока 1Q управления тиристорами 2 и 3. Зто приводит к автоматическому увеличению напряжения нв конденсаторе 16 и обеспечивает ст а э1т= тзацию ампл!ттул ы имп льсо 0 на— пря,"! .е п R !са выходе Генера Qpa кономпческая эффективность примеrrezrrH предлагаемого генератора может быть оценена из сравнения его с известным генератором прямоугольных импульсов напряжения амплитудой порядка

8OQQ В, длительностью ЗОО мгкс, импульсной мощностью 1600 кВт и частотой повторения 5Q Гц. Питание известного генератора прямоугольных импульсов напряжения обычно производится от исто ника постоянного тока напряжениям

1ОООО В, номинальная мощность которогэ пр:,;;ерно равна 24 кВт. 11ля стабилизации амплитуды импульсов напряжения на выходе известного генератора он запитывается от источника питания через стабилизатор, выполненный на однооперационном тиристорном прерывателе с частотным регулированием. При этом стоимость дополнительных элементов, обеспечивающих стабилизацию амплитулы импульсов, составляет значительную часть от стоимости самого генератора. Увеличение же мощности генератора приводит к еще большему возрастанию стоимости оборудования устройств стабилизации напряжения.

Тактпт образом, исключение вспомогательного оборудования позволяет получить экономический =-ффект от использования данного изобретения.

Формула изобретения

Генератор прямоугольных импульсов напряжения, содержащий источник питания, коммутирующий и рабочий тиристоры, тптдуктивность фильтра и индуктивный реактор, гътпульсньтй трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, ждуший генератор импульсов тока, пртнем положительный полюс источника питания через последовательно соединенные коммутирующий тиристор, индуктивность фильтра„рабочий тиристор и первичную обмотку трансформатора соединен с отртцтательным полюсом источника питания, при этом первая вторичная обмотка трансформатора включена между отрицательным полюсом источника питания и анодом диода, катод которого соедтптен с катодом коммутирующего тиристора и выводом индуктивности фильтра, а другая вторичная обмотка импульсного тритофор721898 матора соединена с нагрузкой, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения коэффициента стабилизации амплитуды выходных импульсов напряжения, в устройство дополнительно введены блок сравнения и фазосдвигающее устройство, причем вход блока сравнения соединен с нагрузкой, а выход через фазосдвигающее устройство соединен со входом ждущего генератора импульсов тока, выходы которого соединены с управляющими входами коммутирующего и рабочего тиристоров, ЦНИИПИ Заказ 143/43

Тираж 995 Подписное

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 при этом рабочий тиристор зашунтирова диодом, включенным в обратном, относительно рабочего тиристора, направлении и последовательно соединенными индуктивным реактором и конденсатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы и техника эксперимента, № 5, 1972. с. 106.

2. Акцептованная заявка Великобритании ¹ 1261618, кл. Н 3 Р, опубл.

26,0 1.72.