Генератор высоковольтных импульсов

 

САНИЕ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii)902227

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.07.79 (21) 2808155/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 03 К 3/53

Гасударственный комитет (53) УДК 621.373 (088.8) Опубликовано 30.01.82. Бюллетень №4

Дата опубликования описания 05.02.82 по делам изобретений и атхрмтий (72) Авторы изобретения

В. П. Ларионов, В. Г. Филиппов и Е. Н. Чер в

fГ

4 (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано для испытания изоляции высоковольтного оборудования как импульсами напряжения апериодической формы, так и импульсами напряжения, содержащими апериодическую и колебательную составляющие, а также для питания, например, газовых лазеров, ускорителей заряженных частиц прямоугольными импульсами напряжения с повышенной стабильностью вершины им пул ьса.

Известен генератор высоковольтных импульсов, содержащий ряд последовательно соединенных емкостных накопителей энергии, подключенных через зарядные элементы к источнику питания и зашунтированных через один перезарядной цепочкой, включающей индуктивность и неуправляемый коммутатор, коммутаторы соединены последовательно через вспомогательные конденсаTOp6t (1) .

Недостатком данного генератора является невозможность обеспечения формирования апериодических импульсов напряжения, а также регулирования соотношения амплитуд колебательной и апериодической составляющих импульсов напряжения.

Известен другой высоковольтный генератор, содержащий либо ряд последовательно соединенных искусственных формирующих линий, либо ряд последовательно соединенных конденсаторов, зарядные цепи, обеспечивающие зарядку конденсаторов или линий попарно встречно и индуктивные цепи, подключенные параллельно к одному из каждых двух конденсаторов или линий и состоящие из индуктивности и полупроводникового коммутатора (2).

Недостаток данного генератора — невозможность формирования апериодических импульсов напряжения в схеме с кон15 денсаторами и наличие значительных колебаний на вершине прямоугольного импульса в схеме с искусственными формирующими линиями.

Наиболее близким к предлагаемому по

2О технической сущности является генератор высоковольтных импульсов, содержащий ряд последовательно соединенных емкостных накопителей энергии, подключенных через зарядные элементы к источнику питания и зашунтированных через один пере902227

is

S0

5S зарядной цепочкой, включающий катушку индуктивности и управляемый коммутатор с устройством запуска, блок управления, подключенный через последовательно соединенные элементы связи к устройствам запуска 13! .

Недостатками данного генератора являются неполное использование его функциональных возможностей, а именно невозможность формирования колебательных импульсов напряжения и регулирования соотношения амплитуд колебательной и апериодической составляющих без перестройки электрической схемы генератора, а также недостаточная стабильность вершины прямоугольных импульсов в схеме генератора с последовательным соединением искусственных формирующих линий.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей генератора без перестройки электрической схемы за счет обеспечения формирования колебательных импульсов напряжения и регулирования соотношения амплитуд колебательной и апериодической составляющих импульсов напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в генераторе высоковольтных импульсов, содержащем ряд последовательно соединенных емкостных накопителей энергии, подключенных через зарядные элементы к источнику питания и зашунтированных через один перезарядной цепочкой, включающем катушку индуктивности и управляемый коммутатор с устройством запуска, блок управления, подключенный через последовательно соединенные элементы связи к устройствам запуска, устройства запуска коммутаторов посредством элементов связи образуют по крайней мере две цепи управления, при этом одна цепь соединена с блоком управления непосредственно, а другая через блок задержки.

Блок задержки обеспечивает задержку запускающего импульса с блока управления на устройства запуска коммутаторов одной цепи относительно другой. Благодаря задержке начала переходного процесса в части пе реза рядных контуров обеспечивается сдвиг во времени складываемых импульсов напряжения. Изменением времени задержки можно регулировать соотношение амплитуд колебательной и апериодической составляющих импульса напряжения. При времени задержки, равном половине периода собственных колебаний перезарядных контуров, на нагрузке формируется апериодический импульс напряжения.. В схеме генератора с последовательным соединением искусственных формирующих линий при обеспечении задержки начала переходного процесса в части линий на время, равное половине периода собственных колебаний звена линий, колебания на вершине прямоуголь10

20 и

Зо

40 ных импульсов, формируемых соседними линиями, оказываются в противофазе и компенсируются. Тем самым повышается стабильность вершины прямоугольного импульса.

На фиг. 1 и 2 приведены принципиальные электрические схемы генератора с последовательным соединением емкостных накопителей с трехэлектродными и многозазорными разрядниками соответственно; на фиг. 3 — схема генератора с последовательным соединением искусственных линий; на фиг. 4 и 5 — кривые напряжения, формируемые генератором по схемам фиг. 1, 2 и 3 соответственно.

Генератор (фиг. 1), работающий на нагрузку 1, содержит источник 2 питания, зарядные резисторы 3 = 1 — 3 = 8, последовательно соединенные конденсаторы 4 =

= 1 — 4= 8 (емкостные накопители энергии), зашунтированные через один перезарядными цепочками, состоящими из катушек индуктивностей 5 = 1 — 5 = 4 и управляемых трехэлектродных коммутаторов 6 = 1 — 6=

= 4, управляющие электроды которых через устройства запуска 7 = 1 — 7-4 (выполненные на резисторах) соединены с одним из основных электродов коммутаторов 6. = 1 — 6=

= 4 и посредством конденсаторов связи 8=

= 1 — 8 = 4 образуют две цепи, одна из которых подсоединена к коммутаторам четных ступеней 6 = 2, 6 = 4, а другая к коммутаторам нечетных ступеней 6=1,6=3. Обе цепи соединены с блоком 9 управления, причем одна непосредственно, а другая — через блок 10 задержки.

В варианте генератора (фиг. 2) с многозазорными коммутаторами устройства запуска 7 = 1 — 7 = 4 последние подключены параллельно коммутаторам 6 = 1 — 6 = 4, управляющие электроды которых соединены с выходом устройств запуска, которые также посредством конденсаторов связи 8 = 1 — 8=

= 4 образуют две цепи управления. В генераторе (фиг. 3) для формирования прямоугольных импульсов конденсаторы 4 = 1 — 4=

= 4 выполнены в виде искусственных формирующих линий.

Генератор работает следующим образом.

После зарядки от источника 2 питания конденсаторов 4 = 1 — 4 = 8 через зарядные резисторы 3 = 1 — 3 = 8 с блока 9 управления выдается два запускающих импульса, один на управляющие электроды одной цепочки, например, нечетных коммутаторов 6 = 1,6=

3, второй с задержкой в блоке 10 задержки на управляющие электроды другой цепочки, например, четных коммутаторов

6 = 2, 6 = 4. Коммутаторы 6 = 1, 6 = 3 пробиваются. Начинается переходный процесс в перезарядных контурах четных ступеней.

Через интервал времени, заданный блоком

10 задержки, пробиваются коммутаторы 6=

= 2, 6 = 4. Начинается переходный процесс

902227 в перезарядных контурах четных ступеней.

Обеспечением сдвига начала переходного процесса в перезарядных контурах четных ступеней относительно контуров нечетных ступеней на нагрузке генерируется импульс напряжения необходимой, заранее заданной формы. Так при времени задержки, равном нулю, на нагрузке генерируется колебательный импульс напряжения (фиг. 4а, кривая 2).

Кривые 1 (фиг. 4а, б, в) формируются одной ступенью генератора. При времени задержки, равном половине периода Т/2 собственных колебаний перезарядного контура, на нагрузке генерируется импульс напряжения апериодической формы (фиг. 4, б). При обеспечении времени задержки между нулем и Т/2 на нагрузке генерируется импульс напряжения, содержащий апериодическую и колебательную составляющие, причем соотношение их амплитуд определяется временем задержки.

В схеме генератора (фиг. 2) с многозазорными коммутаторами одновременно с зарядкой емкостных накопителей 4 = 1 — 4=

8 заряжаются устройства 7 = 1 — 7 = 4 запуска. При приложении с блока 9 управления управляющего импульса устройства

7 = 1 — 7 = 4 запуска срабатывают, обеспечивая тем самым пробой многозазорных коммутаторов 6 = 1 — 6 = 4. Ь остальном работа генератора аналогична рассмотренному выше. Схема генератора с устройством запуска обладает тем достоинством, что в нем расширен диапазон надежной работы раз- N рядников по напряжению без изменения межэлектродных промежутков.

Работа генератора (фиг. 3) с искусственными линиями аналогична описанным. При обеспечении времени задержки, равном половине периода собственных колебаний звена линий, на нагрузке генерируется прямоугольный импульс напряжения с повышенной стабильностью вершины (фиг. 5, кривая

2), что обеспечивается компенсацией складываемых в противофазе колебаний на вер- 4о шине импульса.

Таким образом, введением в схему генератора, выполненного с последовательным соединением емкостных накопителей энергии, задержки начала переходного процесса в части перезарядных контуров обеспечивается получение на нагрузке импульсов напряжения различной формы без изменения схемы генератора, что значительно расширяет возможности его применения. Кроме того, применение задержки в схеме генератора с последовательным соединением искусственных линий значительно повышает стабильность вершины прямоугольного импульса.

Формула изобретения

Генератор высоковольтных импульсов, содержащий ряд последовательно соединенных емкостных накопителей энергии, подключенных через зарядные элементы к источнику питания и зашунтированных через один перезарядной цепочкой, включающий катушку индуктивности и управляемый коммутатор с устройством запуска, блок управления, подключенный через последовательно соединенные элементы связи к устройствам запуска, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора без перестройки электрической схемы, устройства запуска коммутаторов посредством элементов связи образуют по крайней мере две цепи управления, при этом одна цепь соединена с блоком управления непосредственно, а другая через блок задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании № 1083139, кл. Н 3 Р, опублик. 1967.

2. Патент Великобритании № 1208411, кл. Н 3 Т, опублик. 1970.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2707527, кл. Н 03 К 3/53, 902227

Составитель В. Казаков

Редактор А. Мотыль Техред А. Бойкас Корректор В. В тяга

Заказ 12418/69 Тираж 953 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4