Генератор высоковольтных импульсов Советский патент 1983 года по МПК H03K3/53 

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

Известен генератор, содержащий источник напряжения, каскадный генератор, выполненный по схеме Аркадьева-Маркса, содержащий накопительные конденсаторы,- зарядные резисторы и управляемые коммутирующие элементы, соединяющие разноименные обкладки конденсаторов соседних каскадов 1.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее источник напряжения, блок управления и каскадный генератор, выполненный по схеме Аркадьева-Маркса и состоящий КЗ накопительных конденсаторов, коммутирующих элементов-тиристоров, соединяющих разноименные обкладки конденсаторов соседних каскадов, двух групп дросселей,соединяющих одноименные обкладки накопительных конденсаторов 21.

Общим недостатком известных устройств является то, что они не позволяют оперативно регулировать

длительность генерируемого импульса.

В известном устройстве мгновенное с значение тока нагрузки при активном характере ее определяется следующим образом (без учета влияния цепей зарядки) ,

Т г €

10

где N - число каскадов генератора; и - напряжение накопительного

конденсатора к моменту отпирания коммутирующих элементов;

15

R - сопротивление нагрузки; С - емкость конденсатора каскада;

t - время.

При достижении током нагрузки

20 величины, равной току удержания тиристоров (i 15д5 последние выключаются и ток нагрузки прерывается. Следовательно, длительность импульса, генерируемого известным устрой25ством, определяется из соотношения NUo (-NIRCH

Я -IVA

и будет равна -и- N У WUn

30 Из полученного выражения видно, что длительность импульсов, генери руемых известным устройством, опре деляется параметрами элементов ген ратора и нагрузки, что затрудняет регулирование длительности импульс и сужает функциональные возможност известного устройства. I Цель изобретения - расширение функциональных возможностей извест ных устройств путем регулирования длительности генерируемых импульсо Поставленная цель достигается тем, что в генераторе высоковольтн импульсов, содержащем источник нап ряжения, блок управления, каскадны генератор, выполненный по схеме Ар кадьева-Маркса, состоящий из накопительных конденсаторов, тиристоро соединяющих разноименные обкладки конденсаторов соседних каскадов, двух групп дросселей, соединяющих одноименные обкладки накопительных конденсаторов, дроссели одной из групп снабжены дополнительными вторичными обмотками, первичные обмотки которых соединены последователь а одноименные выводы вторичных обмоток объединены и подключены к дополнительно введенному вспомогатель ному генератору импульсов. На фиг.1 приведена принципиальна электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временная ди аграмма, поясняющая принцип действи предлагаемого устройства, где а кривая напряжения на нагрузке; б кривая напряжения, генерируемого вспомогательным генератором импульсов в первичных обмотках дросселей в кривая напряжения анод-катод тиристоров. Устройство содержит источник 1 напряжения, к выходу которого подключен каскадный генератор 2, состоящий из N накопительных конденсаторов 3-1 - 3-Й. Каскадный генерато 2 содержит также две группыдроссел 4-1 - 4-п и 5-1 - 5-KI, причем дроссели, соединяющие положительные обкладки конденсаторов, имеют первичные 6-1 - б-И и вторичные 7-1 7- h магнитосвязанные обмотки. Обмотки 6-1 - 6-и включены последовательно-согласно, а одноименные выводы обмоток 7-1 - 7-и объединены и подключены к вспомогательному генератору 8 импульсов. Разноименны обкладки конденсаторов 3-1 - 3-ц соединены тиристорами 9-1 - 9-У. К выходу устройства присоединена нагрузка 10. Тиристоры 9-1 - 9-п и ге нератор 8 включаются блоком управле ния (не показан). Устройство работает следующим образом. Накопительные конденсаторы 3-1 3-И генератора 2 заряжаются от источника 1 в полярности (фиг.1). При достижении напряжением конденсаторов заданной величины Ug зарядку прекращают, и в момент времени t блок управления подает управ/ яющие импульсы на тиристоры 9-1 - 9-И. Тиристоры открываются, и к нагрузке 10 прикладывается импульс напряжения с амплитудой NUo. По мере разряда конденсаторов 3-1 - 3-Й напряжение на нагрузке при активном характере ее изменяется в соответствии с равенством (-KJIRCH U-NUoe в момент времени t блок управления включает вспомогательный генератор 8, который генерирует запирающий импульс в магнитосвязанных обмотках 6-1 - 6-И, 7-1 - 7-И. В результате этого к тиристорам 9-1 - 9-П прикладывается обратное напряжение и ток через тиристоры прерывается. Длительность импульса в нагрузке определяется следующим образом (фиг. 2) : f, . . ), гдеС - длительность запирающего импульса, генерируемого генератором 8. Для обеспечения надежного запирания тиристоров 9-1 - 9-у) длительность запирающего импульса должна быть больше времени восстановления запирающих свойств указанных тирис-. торов. Таким образом, изменяя момент включения генератора 8 относительно момента включения тиристоров 9-1 9-и, в предлагаемом устройстве можно осуществлять регулирование длительности импульса в нагрузке. Применение предлагаемого устройства позволит регулировать величину энергии, подводимой к нагрузке, и осуществлять, например, оперативное управление процессом физического эксперимента или технологической операции и т.п. Формула изобретения Генератор высоковольтных импульсов, содержащий источник напряжения, блок управления, каскадный генератор, выполненный по схеме АркадьеваМаркса, состоящий из накопительных конденсаторов, тиристоров, соединяющих разноименные обкладки конденсаторов соседних каскадов, двух групп дросселей, соединяющих одноименные обкладки накопительных конденсаторов, отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем увеличения диапазона регулирования дли- тельности генерируемых импульсов, дроссели одной из групп снабжены дополнительными вторичными обмотками. первичные обмотки которых соединены последовательно, а одноименные выводы вторичных обмоток объединены и подключены к дополнительно введенному вспомогательному генератору импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы и техника эксперимента, 1976, б, с. 76-78.

2.Патент США W 4011463,

кл, Н 02 m 7/12, опублик. 1977.

If

о

t,ff

tf

фуг.