Управляемый тиристорный генератор однополярных импульсов Советский патент 1983 года по МПК H02M1/08 

(5) УПРАВЛЯЕМЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ОДНОПОЛЯРНЫХ

ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике повышенной мощности, и может быть использовано в системах управления преобразователями в качестве устройств формирования двухступенчатых импульсов оптимальной формы .Известен формирователь двухступен чатых импульсов, содержащий формирующие конденсаторы, между средними точками которых включена индуктивнос а параллельно конденсаторам включены последовательно соединенные импул сный трансформатор и тиристор Г П. Данный формирователь имеет просту схему, однако в цепь колебательного контура входит источник питания, котррый должен иметь малое внутреннее сопротивление для обеспечения высоко го КПД схемы, вследствие чего увеличиваются вес и габариты источника пит ния. Отсутствие общей точки по цепи управления тиристорами приводит к необходимости иметь гальваническую развязку по этим цепям, вследствие чего усложняется схема. Кроме того, магнитопровод импульсных трансформаторов работает без размагничивания и плохо используется. Это приводит к увеличению числа витков, сечения кагнитопровода и соответственно габаритных размеров этих трансформаторов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является управляемый тиристорный генератор однополярных импульсов оптимальной форМы, содержащий основной и вспомогательный накопительные конденсаторы, имеющие общую точку, подсоединенную через управляемый ключ к одному вывьду первичной обмотки выходного импульсного трансформатора, второй вывод которой подключен через форсирующий резистор и диод в непроводящем направлении к основному и вспомогательному 3 накопительным конденсаторам соответственно, а также источник постоянно го напряжения с тремя выводными клем мами, причем цепь заряда основного накопителя подключена к клеммам исто ника, дающим большее напряжение, а цепь заряда вспомогательного накопителя - к клеммам источника, дающим меньшее напряжение .23. Недостатком указанного генератора является наличие двух источников питания, один из которых дает большее и меньшее напряжение, а второй подключен через резистор к размагничива ющей обмотке выходного импульсного трансформатора, причем эта обмотка обеспечивает полное использование се дечника. Кроме того, генератор в целом имее. низкий КПД, так как размаг ничивающая обмотка потребляет ток, K торый, протекая по балластному резис тору, рассеивает на нем значительную ощность.. Цель изобретения - повышение КПД генератора. Указанная цель достигается тем, что управляемый тиристорный генератор однополярных импульсов, содержащий выходной импульсный трансформатор с первичной, размагничивающей и выходной обмотками, первичная обмотка которого зашунтирована последовательно соединенными диодом и стабилит роном, а. выходная предназначена для подключения через диод к силовому тиристору, основной и вспомогательный накопительные конденсаторы, имеющие общую точку, подсоединенную через управляемый ключ к одному выводу первичной обмотки, второй вывод которой подключен через форсирующий резистор к основному накопительному конденсатору, причем цепь заряда вспомогательного накопительного конденсатора подключена к клеммам источника питания , выполнен в виде двух формирователей импульсов, причем между вспомогательным накопительным конденсатором и вторым выводом выходного импуль сного трансформатора первого формирователя импульсов включена размагни чивающая обмотка выходного импульсного трансформатора второго формирователя импульсов, а между BCQOMOгательным накопительным конденсатором и вторым выводом выходного импульсного трансформатора второго формирователя импульсов включена размагничивающая обмотка выходного импульс584ного трансформатора первого формирователя импульсов. Между форсирующим резистором и основным накопительным конденсатором включен резистор, зашунтированный диодом, анод которого подключен к этому конденсатору. Такое включение размагничивающей обмотки импульсного трансформатора позволяет исключить источник питания, предназначенный в известном для размагничивания сердечника этого трансг форматора, а также использовать размагничивающую обмотку для формирования второй ступени выходного импульса оптимальной формы, что позволяет повысить КПД генератора и улучшить форму импульса. На фиг. 1 представлена принципиальная схема генератора однополярных импульсов оптимальной формы; на фиг.2диаграмиа, поясняющая процесс формирования импульса по ст.адиям. Предлагаемый генератор содержит источник 1 питания, состоящий из синхронизирующего трансформатора 2, на первичную обмотку 3 которого подается питающее напряжение синхронизации исццлр, а вторичные обмотки Ц и 5 через диоды 6 и 7 присоединены соответственно к первому и второму выводам источника 1 питания, причем средний вывод обмоток 4 и 5 синхронизирующего трансформатора 2 является общей точкой схемы генератора, который выполнен на двух формирователях 8 и 9 импульсов. В первом формирователе 8импульсов второй вывод первой обмотки 10 выходного импульсного трансформатора 11 через форсирующий резистор 12 и резистор 13, шунтированный диодом I, присоединен к основному накопительному конденсатору 15 э через размагничивающую обмотку 1б выходного импульсного трансформатора 17, принадлежащего второму формирователю 9импульсов, и зарядный резистор 18, присоединен к первому выводу источника 1 питания. Кроме того, первый вывод обмотки 10 через тиристорный ключ 19, включенный в проводящем направлении, присоединен к общей точке схемы, связывающей основной накопительный конденсатор 15 и вспомогательный конденсатор 20, через который осуществлена связь с начальным выводом (отмечен точкой у обмотки) размагничивающей обмотки 1б, выходная обмотка 21 выходного импульсного 5 трансформатора 11 через диод 22, вкл ченный в проводящем направлении, и за щищенный резистор 23 подключена к управляюи ему электроду силового тиристора , управляющего формирователем 8 импульсов, в котором для ограничения амплитуды выходного импуль са первая обмотка 10 зашунтирована последовательно соединенными защитными диодом 25 и стабилитрон 2б. Во втором формирователе 9 импульсов вто рой вывод, первой обмотки 27 выходного импульсного трансформатора 1 через форсирующий резистор 28 и резистор 29, шунтированный диодом 30, при соединен к основному накопительному конденсатору 3 а через размагничивающую обмотку 32 выходного импульсного трансформатора 11, принадлежащего первому формирователю 8 импульсов, и зарядный резистор 33 присоеДйнен к второму выводу источника 1 п тания. Кроме того, первый вывод обмотки 27 через тиристорный ключ , включенный в проводящем направлении, присоединен к общей точке схемы, свя зывающей основной накопительный конденсатор 3 и вспомогательный накопительный конденсатор 35, через который осуществлена связь с начальным выводом (отмечена точкой у обмот ки) размагничивающей обмотки 32, Выходная обмотка 36 выходного импульсного трансформатора 17 через диод 37 выключенный в проводящем направлении,и защитный резистор 38 подключена к уп равляющему электроду силового тиристора 39, управляющего формирователем 9 импульсов, в котором для ограничения амплитуды выходного импульса первая обмотка Z7 зашунтирована последо.вательно соединенными защитным диодом 0 и стабилизатором 41. Рассмотрим работу формирователя 8 однополярнь1х импульсов (работа формирователя 9 однополярных импульсов происходит аналогично). При прохождении через диод 6 источ ника 1 питания положительной полуволны питающего напряжения происходит заряд конденсатора 20, а через размагничивающую обмотку 16 выходного импульсного трансформатора 17, принадлежащего второму формирователю 9, а также через резисторы 12 и 13 происходит заряд конденсатора 15, зарядный ток которого размагничивает сердечник выходного импульсного трансфор матора 17. Конденсаторы 15 и 20 заояг 58« жаются до одинакового амплитудного напряжения, причем емкость, конденсатора 20 больше емкости конденсатора 15. При подаче на управляющий электрод тиристора 19 положительного управляющего импульса (последний может быть подан только при отрицательной полуволне питающего напряжения на диоде 6) на первой обмотке 10 выходного импульсного трансформатора 11 начинает формироваться импульс, причем формирование его происходит по двум стадиям (фиг. 2), где кривая А обозначает напряжение на первой обмотке 10,получаемой только при разряде основного накопительного конденсатора 15 через диод 1k, включенный в проводящем направлении, и резистор 12 при отключенном вспомогательном конденсаторе 20, кривая В - напряжение на первой обмотке 10, получаемой только при разряде вспомогательного конденсатора 20 через размагничивающую обмотку 16 выходного импульсного трансформатора 17 (осуществляя дополнительное размагничивание его сердечника) при отключенном конденсаторе 15 Рассмотрим динамику процесса. При наличии управляющего импульса на управляющем электроде тиристора 19 последний начинает переключаться при напряжении, равном напряжению заряда основного конденсатора 15, кото-рый совместно с первой обмоткой 10 образует колебательный контур, резонансная частота которого существенно больше резонансной частоты контура, образованного вспомогательным конденсатором 20, размагничивающей обмоткой 16 выходного импульсного трансформатора 17 и первой обмоткой 10 выходного импульсного трансформатора 11, поэтому на обмотке 10 напряжение от конденсатора 15 растет быстрее, чем напряжение от конденсатора 20, и это напряжение формирует передний фронт (участок Оа). Формирование крыши импульса происходит следующим образом. При достижении на первой обмотке 10 напряжения равного напряжению стабилизации стабилитрона 26 (точка а) последний начинает проводить и напряжение благодаря имеющемуся еще резистору 12 на первой обмотке 10 остается постоянным и равным напряжению стабилизации стабилитрона 2б (участок аЬ). По мере разряда основного конденсатора 15 происходит умен шение напряжения на последнем и ста билитрон 26 перестает проводить (точ ка Ь), при этом конденсатор продолжа ет .разряжаться через обмотку 10 и одновременно влияет на формирование импульса, разряд вспомогательного конденсатора 20, формируя вторую степень, амплитуда напряжения которой примерно в два раза меньше .ампли туды напря) первой ступени, так как при разряде вспомогательного кон денсатора 20 часть напряжения выдели ся на размагничивающей обмотке 16 вы ходного импульсного трансформатора 17, который током разряда конденсатора 20 дополнительно размагничивает сердечник Участок (bdc) соответствует ссвместному разряду конденсаторов 15 и 20 на обмотку 10, окончательно формируя верхнюю часть крыш импульса. Задний, фронт импульса образуется в результате насыщения магнитопровода в выходном импульсном трансформаторе 11 (участок с). При этом конденсаторы 15 и 20 быстро разряжаются (участок cf). Таким образом, размагничивание сердечника выходного импульсного трансформатора 17 (с ПОМОЩЬЮ размагничивающей обмотки 16) зарядным током основного накопительного конденсатора 15 и разрядным током вспомогательного накопительного конденсатора 20, а также размагничивание сердечника выходного импульсно го трансформатора 11 (с помощью размагничивающей- обмотки 32) зарядным током накопительного конденсатора 31 и разрядным током вспомогательного накопительного конденсатора 35 позволяет исключить источник постоянно го напряжения, предназначенный в про тотипе для размагничивания сердечника выходного импульсного трансформатора, и в результате повысить КПД генератора на 27,6, чем и определяется экономический эффект использова ния изобретения в преобразовательной технике повышенной мощности. Формула изобретения 1.Управляемый тиристорный генератор однополярных импульсов, содержащий выходной импульсный трансформатор, с первичной, размагничивающей и выходной обмотками, первичная обмотка которого зашунтирована последовательно соединенными диодом и стабилитроном, а выходная предназначена для подключения, через диод к силовому тиристору, основной и вспомогательный накопительные конденсаторы, имеющие общую точку, подсоединенную через управляемый ключ к одному выводу первичной обмотки, второй вывод которой подключен через форсирующий резистор к основному накопительному конденсатору, причем цепь заряда вспомогательного накопительного конденсатора подключена к клеммам источника питания, о тЯи чающий ся тем,, что, с целью повышения КПД, он выполнен в виде двух формирователей импульсов, причем-между вспомогательным накопительным конденсатором и вторым выводом выходного импульсного трансформатора первого формирователя импульсов включена размагничивающая обмотка выходного импульсного трансформатора второго формирователя импульсов, а между вспомогательным накопительным конденсатором и вторым выводом выходного импульсного трансформатора второго формирователя импульсов включена размагничивающая обмотка выходного импульсного трансформатора первого формирователя импульсов. 2,Генератор по п. 1, отличающийся тем, что между форсирующим резистором и основным накопительным конденсатором включен резистор, зашунтированный диодом, анод которого подключен к этому конденсатору с Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1« Авторское свидетельство СССР N° (90233, кл. Н 02 М 1/08, 2s Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 Р 13/16.