Генератор высоковольтных импульсов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

894838 (61) Дополнительное к авт. спид-ву (22) Заявлено 2201.80 (2! ) 2871338/18-21 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 30.! 281. Бюллетень Ю 48 (5I)М. Кл.

Н 03 К 3/53 Ьсудврственный комитет во делам нэабрвтеннй и еткрытнй (53) УДК 621.373 (088.8) Дата опубликования описания 30.1.23 1 (72) Авторы изобретения

В,П.Кириенко и В.В.Ваняев

1 (71) Заявитель

Горьковский политехнический институт им. А.А.Жданова (54) ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высоковольтных устройствах различного назначения, в частности, установках электронноионной технологии, электрофизической аппаратуре.

Известен генератор высоковольтных импульсов, содержащий источник напряжения, каскадный генератор, выполненный по схеме Аркадьева-Маркса, 10 содержащий накопительные конденсаторы, зарядные резисторы и неуправля-.. емые коммутирующие элементы, соединяющие разноименные обкладки конденсаторов соседних каскадов jl) .

Известен также генератор высоковольтных импульсов, содержащий источник напряжения, каскадный генератор, выполненный по схеме Аркадьева-Маркса, содержащии накопительные конденсаторы, зарядные резисторы и управляемые коммутирующие элементы, соединяющие разноименные обкладки конден саторов соседних каскадов (2) .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является генератор высоковольтных импульсов, содержащий источник напряжения и каскадный генератор, выполненный по схеме Аркадьева-Маркса, и состоящий из накопительных конденсаторов, коммутирующих элементов, соединяющих разноименные обкладки конденсаторов соседних каскадов, двух групп дросселей, соединяющих соответственно положительные и отрицательные обкладки накопительных конденсаторов (31.

Общий недостаток известных устройств — невысокая надежность их работы при использовании в качестве коммутирующих элементов приборов с ограниченной перегрузочной способностью по напряжению, например полупроводниковых управляемых вентилей, из-за неравномерного распределения напряжения на них в процессе формирования высоковольтного импульса, что обусловлено всегда имеющимся

894838.0к=РК !

3 разбросом их динамических параметров: кроме того, в течение интервала переключения коммутирующих элементов (времени перехода из закрытого состояния в открытое) мгновенное значение напряжения на К элементе (без учета относительно небольшой величины тока дросселя в этом интервале времени) определится следующим образом где R! — мгновенное значение сопротивления k-го коммутирующего элемента (в течение интерваf5 ла коммутации Рк изменяется отсе до 0);

1 — мгновенное значение тока, протекающего по нагрузке.

В общем случае вследствие неизбежного разброса динамических свойств

20 коммутирующих элементов

R Ф Rgg ... ф Rg4 ... 4 R „, где m — число коммутирующих элемен25 тов . .ъ Вследствие этого!!„ Ф U . Ô ... !К Ф ° . ° Ф п, т.е. в известном устройстве в процессе коммутации наблюдается неравно" мерное распределение напряжения на . коммутирующих элементах, что ведет . к перегрузке но напряжению тех элементов, которые имеют относительно большие значения (элементы с худши- 55 ми динамическими свойствами).

Цель изобретения — повышение надежности работы генератора высоковольтных импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в генераторе высоковольтных импульсов, содержащем источник напряжения и каскадный генератор, выполненный по схеме Аркадьева-Марк- 45 са, и состоящий,из накопительных конденсаторов, коммутирующих элементов, соединяющих разноименные обкладки коцценсаторов соседних каска-. дов, двух групп дроссалей, соединяю- 50

% щих одноименные обкладки накопительных конденсаторов, а также одноименные обкладки конденсатора первого каскада генератора и источника напряжения, дроссели одной из групп 55 каскадного генератора выполнены на общем магнитопроводе н включены согласно

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство содержит источник напряжения, к выходу которого подключен каскадный генератор, состоящий из ряда накопительных конденсаторов

2. Генератор содержит также две группы дросселей 3, соединяющих одноименные обкладки конденсаторов 2 и одноименные обкладки конденсатора первого каскада генератора и источника напряжения. Дроссели группы, соединяющей положительные обклад.,и накопительных конденсаторов, выполнены на общем магнитопроводе 4 и включены согласно, разчоименные обкладки конденсаторов соединены коммутирующими элементами 5, управляемыми устройством управления (не показано), к выходу которого подключена нагрузка 6.

Устройство работает следующим образом.

Накопительные конденсаторы 2 заряжаются от источника через дроссели 3. При достижении напряжения на конденсаторах требуемого значения устройство управления генерирует запускаиицие импульсы подаваемые одновременно на все коммутирующие элементы 5, которые, открываясь, соединяют разноименные обкладки конденсаторов 2. К нагрузке 6 прикладывается суммарное напряжение каскадов.

Напряжение на каждом из коммутирующих элементов складывается из напряжения на конденсаторе 2 и дросселе

3. Так как дроссели группы, соединяющей положительные обкладки, выполнены на общем магнитопроводе 4 включены согласно, а напряжения накопительных конденсаторов за время коммутации элементов 5 практически не изменяются, то величина напряжений на элементах 5 в процессе их коммутации будут равны независимо от разброса их динамических параметров, а также параметров импульсов управления. Вследствие того, что все дроссели 3, имеющие одинаковое число витков, выполнены на общем магнитопроводе и пронизаны одним и тем же магнитным потоком, напряжения на их зажимах втечение интервала коммутации будут равны, т.е. и!„u!„,- ... -í„= ... =u„ ! К 11)

При этом величины напряжений накопительных конденсаторов 2 за относительно небольшой интервал времени

894838

01=ОС-ОЬ, О, UC 04

UK UC U1, к

1О

ut„= "с

ВНИИПИ Заказ 11506/85 Тираж 991 Подписное

Филиал 11ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 коммутации остаются практически неизменными. Тогда мгновенные значения напряжений на коммутирующих элементах с учетом направлений токов будут где U, U2,...,U

0 — величина напряжения конден- .

С саторов 2 в момент времени, предшествующий началу коммутации.

Следовательно, можно записать

U =U = ...= О =...=U„.. (- 3.

Таким образом, напряжение на каждом из коммутирующих элементов не зависит от его динамических параметров, в результате чего исключаются перенапряжения на отдельных коммутирующих элементах и повышается надежность 30 работы всего устройства.

Формула изобретения

Генератор высоковольтных импульсов, содержащий источник напряжения и каскадный генератор, выполненны по схеме Аркадьева-Маркса и состоящий из накопительных конденсаторов, коммутирующих элементов, соединяющих разноименных обкладки конденсаторов соседних каскадов, двух групп дросселей, соединяющих одноименные обкладки накопительных конденсаторов, а также одноименные обкладки конденсатора первого каскада генератора и источника напряжения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности работы, дроссели од" ной из вышеупомянутых групп каскад" ного генератора выполнены на общем магнитопроводе и включены согласно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Высоковольтное испытательное . оборудование и измерения. Под ред.

А.А.Воробьева. М.-Л., "Энергия", 1960, с. 303.

2. Кухта В.P. и др. Управляемые разрядники для высоковольтных импульс ных генераторов. "Приборы и техника эксперимента", 1976, У 6, с. 76-78.

3, Авторское свидетельство СССР

9350146, кл. Н 03 К 3/53, 1969