Регулируемый источник пакетов униполярных высокочастотных импульсов /его варианты/ Советский патент 1984 года по МПК H02M3/315 

. 2, Регулируемый источник пакетов }гшшспярвых нысокочастогвых вмлульс, содержашиа подкшотенные к пшшкнгвпь- яаму входному выводу через входной ApoccetOb тиристорные моспы со встречн1 паралпепьвыми диодами и коммутирующими иСнцепями в диагоналях переменного тока и посяедовательную цепочку, состоящую из разделительного конденсатора и Дроссепя, а также цепь нагрузки, о т лачающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения работы источника во всех режимах от холостого хода

до короткого замыкашш, он снабжен двумя диодами, конденсатором, дросселем, выпрямителем и выходньвд трансформатором, первичная обмотка которого зашунтирована конденсатором и включена между катодной группой тиристоров моста и свободаым вьтодом последовательной цепочки и соединена через диоды с отрицательным входным вьгоодом, причем диод, включенный последовательно с указанной цепочкой, зашунтирован дросселем, а цепь нагрузки подключена ко вторйчной обмотке трансформатора через выпрямитель.

Регупируемь1Й источник пакетов униполярных высокочастотных импульсов, со: держащий пoдвд cFчeнныe к поиожительному входному выводу через входной- дроссель тиристорные моеibi со встречно-параллельными диодами и коммутирующими LC-цепями в диагоналях переменного тока и последовательную цепочку, состоящую из разделительного конденсатора и дроссе-ля, а такнсе цепь нагрузки, о т л и ч а ю . щ и и с я гам, что, с цепью расшире- ВИЯ функционаяьнзь1Х возможностей путем обеспечения работы источника во всех режимах от хшостого до короткого замыкания, он снабжен мостовым выпрймителем на диодах и дросселем, шунтирую-sg рщм диагональ переменного тока выпрямиО) теля и включенным свободным ш гордом последовательной цепочки и катодmiMH группами тиристоров мостов, а цепь нагрузки включена в диагональ постоянно- 2 го тока выпрямителя, катодная группа диодов соединена с отрицательным входным выводом. 00 О5 ел

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть применено для электроэрозионной и электрохимической обработки металлов.

Известен автономный последовательный инвертор, выпшненный по тиристорной MocTOBcrfl схеме с встречно-параллельными диодами, содернсаший источник постоянного тока и нагрузку, включенную через разделительный конденсатор и зашитную индуктивность в одну из диагоналей моста, другая диагональ которого образована кОМА тирующей LC-иепью 74 и 2 .

Недостатком известного устройства является протекание постоянного тока через нагрузку (межэлектродный промежуток во время паузы между шкетами) импульсов за счет энергии, накопленной во входном дросселе.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь, содер(жа11ШЙ подключенные к входным вьшодам через дроссель тиристорннй мост и последовательную цепочку из дросселя, конденсатора и нагрузки Гз .

Недостатком этого инвертора являетс невозможность работы при холостом ходе или больших сопротивлениях нагрузки выше номинальных.

Целью, изобретения является расширение функциональных возможностей путем Обеспечения надежности работы источника во все:; режимах от sonocToro хода до короткого замыкания.

Поставленная цель достигается тем, что регулируемый источник пакетов униполярных вь coкoчacтoтныx импульсов, соде жапшй подключенные к поисожитель ному входному вьюоду через входной дроссель тиристорные мосты со встреЧно араллепьными диодами и коммутирующими LC-цепями в диагоналях переменного тока и последовательную цепочку, состоящую из разделительного конденсатора и дросселя, а также цепь нагрузки, снабжен мостовым выпрямителем на диодах и дросселем, шунтирующим даагональ переменного тока выпрямителя и включенным ueaafy свободным вьюодом посяедовательной цепочки и катодными группами тиристоров мостов, а цепь нагрузки Вкакяена в диагональ постоянного тока выпрш дателя, катодная группа диодов которого соеданена с отрицательным входным выводом. .

Во втором варианте регулируемый источник пакетов униполярных высокочастотных импульсов, содержащий подключенные к положительному входному выводу через, входной дроссель тиристорные мосты со встречно-параллельными диодами и комму тигующими ЦС-цепями в диагон ях переменного тока и последовательную цепочку, СОСТОЯП1УЮ из разделительного конденсатора и дросселя, а также цепь нагрузки, снабжен двумя дисдамИ| конденсатором, дросселем, выпрямителем н выходным трансформатором, первдчная обмотка которого зашунтирована конденсатором и включена мезкду катодной группой тиристоров моста и свободным выводом последовагеиьной цепочки и соединена через диоды с отрицательным входным вьгоодом, причем диод, включенный последовате/1ьно с уэса- аанной цепочкой, зашунгирован дросселем, а цепь нагрузки подключена к вторичной обмотке трансформатора через выпрямитель.. На фиг. 1 и 2 представлены вариан- ты схем рег5 1ируемого источника, Схема источника (фиг, 1) состоит из входиого дросселя 1, к концу которого присоединены разделительный конденcatop 2 с последовательно В1{люченным дросселем 3 и два параллельно включенных МОСта 4 и 5, выполненных на ти-ристорах 6-9 с встречн1 -параллеяьными диодами iO-lS и коммутирующей ЦС-цёпью 1-4 и 15 в диагоналях. Нагрузка (межэлектродный промежуток) 16 включена (фиг, 1) в диагональ постоянного тока мостового выпрямителя образованного диодами 17-20, а в epD диагональ переменного тока В1«почен др1хзсеш 21, к концам которого присоеДи йёви катодные группы тиристоров мостов 4 к S и цепь разделительного конденсат ра 2 с дросселем 3. На фиг, 2 диод 22 зашунт)ярован дросселем 23, а между ; анодами ДНОДО& 22 vi 24 включена первичная обмотка нагрузочного трансформатора 25j параллельно которой включен конденсатор 26, К вторичной обмотке трансформатора 25 через выпрямитель на диодах 27 в 28 присоединена нагрузка (межзлектродный промежуток) 16, Регулиру;емый источник пакетов унипо лярных высокочастотных импульсов, изображенный на фиг, 1, работает следлюшим образом. При в: лючении тиристоров 6 и 9 мос та 4 колебательный ток высокой частоты протекает через коммутирующую цепь 14 и 15, диод 2О, межэлектродный промежуток 16, диод 18, дроссель 3 и . коййенсатор 2. Затем после вьшлючения тиристоров 6 и 9 коммутирующий конденсатор 14, заряженный за предыдувщй цию до напряжения большего, чем напря жение на конденсаторе 2, перезаряжает ся, кспебательный ток меняет направление и течет через диоды Ю и 13, коммутирующую цепь 14 и 15, конденсатор 2, дроссель 3, диод 19, межэлектрод ный промежуток 16, диод 17, В обоих рассмотренных интервалах ток течет через нагрузку в одном направлении. При работе тиристоров 7 и 8 и обратных 1 19 11 и 12 процесс протекает анадиодовлогично... При параллельной работе мостов 4 и 5 через межалектродный променсу- ток течет удвоенный ток каждого моста. Если же сдвигать по фазе между собой моменты включения тиристоров мостов 4 и 5, то суммарный ток, те/куший через межэлектродный прсмежуток 16, начинает уменьшаться и при сдвиге по фазе на 18О эл,град, становится равным нулю. Для того, чтобы при холост ом. ходе избежать разрыва колебательной цепи или при чрезмерно большом с.опротизздении нагрузки избежать срыва кшебаний в диагональ переменного тока диодного моста включен дроссель 21, Тогда при холостом ходе колебательный ток замыкается через дроссет 21 и срыва инвертирования не происходит. Лля трго, чтобы при рабочем процессе стабилизировать напряжение на нагрузке, еГо активное сопропгаление доганшо быть больше индуктивного сопротивления дросселя 21 на высокой частоте хотя бы и Д ва раза. Тогда напряжение на нагрузке пониииется всего на 12%, но зато резко повышается надегкность работы источшжа униполярных импульсов при любых режимах работы от хшостого хода до короткого замыкания, что отень важно при электроэрозионной обработке металлов. Во время паузы мелоду пакетами импульсов ток через межэлектродный зазор не протекает. Постоянный ток, протекавший через дроссель 1 в интервале паузы меяоду пакетами импульсов течет через конденсатор 2, зарянсая его, дроссель 3, диоды 18 и 17 в источник постоянного тока, не протекая через межэлеКтроД11Ый проме}куток 16, Кроме того, через нагрузку 15 протекают токи , текущие через тиристоры инвертора 6-9 и его обратные диоды , пртчем срешше значения э тих токов равны. Источник может работать при любом четном количестве инверторных мостов, что по вшяет получить практически дюбую мощность. Регулируемый источник импульсов тока, изображенный ка фкг. 2 работает следук щим образом. При включении тиристоров 6 и 9 эдного из инверторных мостов, например 4, начинает протекать колебательный ток через конденсатор 14, дроссель 15, первичную обмотку трансформатора 25, параллельно ей цепь, состоящую из диода 24 и допшнительного дросселя 23. После перезаряда конденсатора 14, напряжение на нем меняет попярносиь. Загем он частично разряжается через диоды 11 и 12, конденсатор 2, дроссель 3 и первичную обмотку трансформатора 25, В результате через первичную обмот ву трансформатора 25 протекают две папуволны кшебатепьного тока. Постоянная составляющая тока, текущего через входной дроссель, проходит в источник постоянного тока чераз диод 24, Подзаряд конденсатора происходит череа диод 22,Пр1Эдесс аналогичен при работе тиристоров 7 и 8 и диодов Г1 и 12, Если оба моста работают в фазе, то через , трансформатор 25 течет максимшхьный ток, равный сумме токов мостов 4 и 5. При сдвиге по фазе величина тока снижается и при yxvie сдзига 180 эл.град, равна нулю. Во время паузы между пакетами импул сов тиристориые мосты 4 и 5 вьпотючаЮтся схемой управления, и постоянный ток, текущий по дросселю 1, подзаряжая конденсатор 2, течет через диод 22 минуя обмотку трансформатора 25, Во время генерирования пакетов высокочастотных импульсов постоянная сс)ставляк шая тока входного дросселя 1 течет через тиристоры мостов 4 и 5 и затем через диод 24 опять, минуя трансформатор 25. Во время паузы ковденсатор 2 заряжается постоянным током, текущим череэ дроссель 1. Поэтому в интервале генерирования пакетов импульсов конденсатор 2 дсижен частично разрядиться и отдать при этом такое же количество электричества, какое он псщучил при заряде его во время паузы, так как в противном случае напряисение на нем непрерывно B03pacTJMO бы, В результате, кроме высокочастотного тсяса, протекающего через конаенсатор2 в интервале геие рирования импулЕэсов,через него протекает низкочастотный ток, частота которого опре аеляется частотой образования пауз менсцу пакетами. Этот низкочастотный ток во время паузы варкжает конденсатор 2 и равен току, текущему через дроссель 1, а в интервале генерирования И1 пульсов этот ток имеет апериодический xapaicrep. убывая по мере разряда конденсатора 2, но егф среднее значение также равно току, текущему через дроссель 1. Поэтому среднее значение тока, текущего через тиристоры .и диоды моста 4 (5) за время генерирования пакета импульсов, не равно входному току, текущему через дроссель 1, а бошьще его в К раз, где К скважность, т.е. отношение периода к длительности паузы. Например, если интервал паузы равен интервалу генерирования пакетов импульсов, то скважHoc№ к 2. Поэто лу в этом случае ток, протекающий череа мосты, состоит из высокочастотной переменной составляющей, среднее значение которой равно нулю, и постоянной составляющей, половина которой, равная току дросселя 1, протекает через диод 24 ъ источник постоянного тока, минуя обмотку трансформатора 25, а вторая половина, имеющая апериодический характер, разветвляется, и часть этого тока течет через первичнуга обмотку трансформатора 25 и конденсатор 26, а часть - через диой 24 и дроссель 23. Индуктивность дросселя 23 выбирается такой величины, чтобы прц высокой частоте его сопротивление бьио бшьще приведенного к первичной обмотке сопротивления нагрузки, а при низкой частоте, равной частоте образования пауз между пакетами, его српротидаение бьщо меньше сопротивления нагрузки. Тогда ток высокой частоты в основном протекает через трансформатор 25 и HariQaKy {межэлектродный промежуток 16), а ток низкой частоты - через дополнительный дроссель 23, В результате через трансформатор 25 в основном течет переменный ток высокой частоты в интервалах генерирования пакетов импульсоЬ, а в интервалах мекау пакетами тока нет. Таким образом, применение дополнительных диодов 22 я 24 п дополнительного дросселя 23 позволяет получить на ыходе источника пакеты униполярных импульсов без постоянной составляющей о время пауз между пакетами и незнаительном искажением формы этах импульсов в самих .пакетах.