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

Изобретение относится к импульсной электроэнергетике, а именно, к генераторам мощных импульсов, построенных на основе использования формирующих линий с полным разрядом накопителей энергии. Известны устройства формирования высоковольтных импульсов, выполненные на основе формируодей линии с накоплением энергии в электрическом поле ее конденсаторов р . К недостаткам таких устройств можно отнести пониженную надежность вызванную тем, что конденсаторы линии почти постоянно находятся подвысоКИМ напряжением, равным удвоенной амплитуде импульсного напряжения на нагрузке, а также большие вес и габариты, обусловленные сравнительно низкой удельной энергоемкостью конденсаторов линии. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является импульсный модулятор, который содержит источник постоянного напряжения, с положительным полюсом которого соединен один из электродов коммутирующего элемента, . другой электрод которого соединен с высоковольтным входа формирующей линии, у которой высоковольтный замим выхода соединен с отрица- тельным полюсом источника постоянного напряжения, а также нагрузку, подключенную параллельно соединенным последовательно катушкам индуктивноети формирующей линии Zj. Недостатком известного модулятора является то, что коммутирующий элемент, используемый в качестве высоковольтного выключателя постоянного то ка может обеспечить работу модулятора лишь в двух режимах, а именно: в режи ме малой Выходной импульсной мощности с достаточно высокой частотой повторения (при использовании в качестве выключателя постоянного тока неразрушающих коммутаторов многократного действия, таких как электронные лампы, электроннолучевые коммутаторы вакуумные дугогасительные камеры, га зоразрядные приборы с полным управле нием, например таситроны) и в режиме .большой выходной импульсной мощности но при разных импульсах, лто обуслов .лено использованием в качестве выключателя постоянного ;Тока разрушаемы коммутаторов однократного действия, таких как электрические взрывающиеся проводники (ЭВП) и коммутаторы на ос нове взрывчатых веществ в сочетании ЭВП. Цель изобретения - расширение функциональных во зможностей генератора за счет увеличения частоты повторения импульсов при высокой выходной мощности без существенного увеличения его веса и габаритов путем использования крайних конденсаторов формирующей линии для коммутации основного выключателя. Поставленная цель достигается тем, что в генераторе высоковольтных импульсов, содержащем источник постоянного тока, с положительным полюсом которого соединен один из электродов коммутатора с блоком управления, прИ этом другой электрод коммутатора соединен с высоковольтным зажимом входа формирующей линии, высоковольтный выходной зажим которой соединен с отрицательным полюсом источника поcтoян югo тока, к которому также подключена одним концом нагрузка, между высоковольтным входным зажимом формирующей линии и входным конденсато-: ром линий введен первый управляемый разрядник, между высоковольтным выходным зажимом формирующей линии и выходным конденсатором линии введен второй управляемый разрядник, между точкой соединения первого управляемого разрядника с входным конденсатором и общей шиной генератора вклю- чены соединенные последовательно зарядный элемент и дополнительный вУсоковольтный выпрямитель, положительным полюсом подключенный к зарядному элементу, а между точкой соединения второго управляемого разрядника и общей ши.пой .включен другой зарядный элемент, между высоковольтным входным зажимом формирующей линии и нагрузкой включен третий управляемый разрядник, при этом.управляющие электроды разрядников подключены к блоку управления коммутатора; На чертеже изображена схема устройстваГенератор высоковольтных импульсов содержит искусственную формирующую линию 1, у которой соединены последовательно; катушки индуктивностёЙ, к крайним выводам которых подключены две параллельные ветви, одна из которых состоит из соединенных последовательно источника 2 постоянного тока и коммутатора 3, в качестве которого может быть использована, например. вакуумная дугогасительная камера (ВДК), а вторая - из.соединенных по- следовательно упраЁляемого разрядни ка k и .нагрузки 5. Крайние конденсаторы формирующей линии 1 подсо еди нены к высоковольтным входному и выходному зажимам линии через управляемые разрядники 6 и 7 соответственно. Между точкой соединения управляемого разрядника 6 с входным конденсатором 11 линии и общей шиной 13 л генератора включены соединяемые последовательно зарядный элемент 8 и высоковольный выпрямйте ь 9, а между точкой соединения управляемого разрядника .7 с выходным конденсатором 12 линии и общей шиной 13 генератора включен другой зарядный элемент 1p. Блоки управления основного коммутатора 3 и управляемых разрядников Л, 6 и 7 совмещены в блоке упра вления и синхронизации I. Работа генератора высоковольтных импульсов происходит следующим oRpaзом.. В исходный момент управляемые разрядники , 6 и 7 находятся в непроводящем состоянии, а коммутатор 3 заМ кнут. При этом происходит зарядка катушек индуктивностей формирующей лиНИИ 1 током амплитудой 1(3 от источНика постоянного тока 2 через коммутатор 3. Одновременйо с дтим входной 11 и выходной 12 конденсаторы линии 1 заряжаются до напряжения UQ/2 каждый (полярность напряжения показана на схеме без скобок) от высоковольтного выпрямителя 9 iepeз зарядные элементы 8 и 10. Затем с блока управления 1 Приходит сигнал наразведение кон.тактоб вакуумной дугогасительной Камеры (ВДК) 3. При этом между контактами ВДК возникает вакуумная дуга отклк ченк|И. В момент времени, когда 0асстойние между контактами ВДК становится достаточно большим, чТобы не возникло вторичного пробоя межконтакт ного промежутка После гашения дуги ; Отключения, с блока управления I приходят сигналы на запуск управляемых разрядников 6 и 7. В результате бходной и выходной конденсаторы линии 1 разряжаются последовательно через управляемые разрядники 6 и 7 и Через коммутатор 3 и источник 2, обесточивая при этом контакты коммутатора 3

и вызывая тем с.амым погасание вакуум-5$тальная проверка работы генератора с

ной дуги в HeMj.vi его отключение. Ток,использованием вакуумной камеры типа

запасенный в катушках индуктивностейКДВ-21 показывает, что величина отформирующей линии 1, замыкается те-ключаемого камерой тока возрастает li0 перь через разрядник 7, выходной и входной конденсаторь линии и разрядник 6. С этого момента начинается зарядка конденсаторов формирующей лиНИИ 1 напряжением рабочей полярности (показано в скобках) током Q , запасенным ранее в катушках индуктивностей линии. Одновременно с этим с блока управления k приходит управляющйй сигнал на запуск управляемого разрядника k, подклочая тем самым согласованную нагрузку между входным и выходным зажимами формирующей линии. Сопротивление нагрузки Лц выбрано равным удвоенному волновому со- противленио линии, т.е. п - ю : Н F Начиная с момента подключения.нагрузки 5 и линии 1,,на входе и выходе линии появляются перепады напря- , жения разных знаков амплитудой |о , которые начинают распространяться австречу друг другу, В течение .интер- . :вала времени О (здв)(Де 4aaA-/L i to - суммарная индуктивность и ем-J :кОстьформирующей линии) конденсаторы Jлинии заряжаются от краев к центру напряжением разного знака амплитудой течение интервала времени ( t g-tjjjg) конденсаторы линии разряжаются от центра к краям встречными волнами напряжения. К моменту времени t- зад ° Д® зторы линии ока зываются разряженными,а ток в катуш-. ках индуктивностей прекращается. Запасов энергии в линии не остается. Напряжение на нагрузке 5 существует, таким образом, в течение времени t. :и равно Ио-|г- о Затем процессы повторяются. ; Поскольку коммутация вакуумной ;дугогасительной камерой осуществляется в .предлагаемом генераторе в условиях ограниченного времени горения вакуумной дуги отключения за счет принудительного обесточивания контактов ВДК, то амплитуда отключаемого Тока, примерно, на два порядка превышает значение oTj rt04aeMoro камерой тока В;схеме прототипа. Эксперимен51012if276

от Ю-ISA в схеме прототипа до 900 А венно и выходная импульсная мощность в предлагаемой схеме при напряжении генератора возрастает более, чем в на коммутаторе до 10 кВ. Соответст- 60 раз.

ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий источник постоянного тока, с положительным по.люсом которого соединен один из . электродов коммутатора с блоком управления, другой электрод коммутатора соединен с высоковольтным зажимом входа формирующей линии, высоковольт ный выходной зажим которой соединен с отрицательным полюсом источника по 1стоянного тока, к которому также подключе.на одним концом нагрузка, от личающийся тем, что, с .целью расшмреиия функциональных возь.чЛ ШЗЙАЙ л п/41:17 0можностей генератора, между высоковольтным, входным зажимом формирующей линии и входным конденсатором линии введен первый управляемый разрядник, между высоковольтным выходным зажимом формирующей линии и выходным конденсатором линии введен второй управляемый разрядник, между точкой соединения первого управляемого разрядника с входным конденсатором и общей шиной генератора включены соединенные последовательно зарядный элемент и дополнительный высоковольтный выпрямитель, положительным полюсом подключенный к зарядному элементу, а между точкой соединения второго управляемого разрядника и общей шиной включен другой зарядный элемент, между высоковольтным входным зажимом формирующей линии и нагрузкой включен третий, управляемый раз- / рядник, при этом управляющие электроды разрядников подключены к блоку управления коммутатора.

J

т|