Генератор импульсов тока Советский патент 1987 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования мощных импульсов тока в индуктивной нагрузке, что позволяет получать мощные магнитные поля, необходимые в различных областях техники и экспериментальной физики, например, в мощной высокочастотной электронике, в технике линейных и циклических ускорителей.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет увеличения срока службы накопительных конденсаторов.

, На фиг.1 представлена электрическая принципиальная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы.

Генератор импульсов тока содержит мост на первом 1, втором 2, третьем 3 и четвертом 4 вентилях, пятый вентиль 5, первый, второй и пятый вентили выполнены на тиристорах, источник 6 питания, индуктивную нагрузку 7, емкостной накопитель 8, между анодом первого 1 и катодом второго 2 вентилей включен емкостной накопитель 8, анод второго вентиля 2 соединен с первым выводом индуктивной нагрузки, первый 9, второй 10 и третий 11 диоды, а емкостной накопитель 8 выполнен на первом 12 и втором 13 последовательно соединенных конденсаторах одинаковой емкости, параллельно каждому из которых подключен соответствующий диод 9 и 10, аноды которых объединены, третий 3 и четвертый 4 вентили выполнены на тиристорах, катод третьего вентиля 3 сйединен с анодом первого вентиля анод четвертого вентиля 4 соединен с катодом второго вентиля 2, анод третьего вентиля 3 соединен с анодом второго 2 и катодом пятого 5 вентилей, второй вьшод индуктивной нагрузки подключен через катод-анод третьего диода 11 к катодам первого и четвертого 4 вентилей и к общей шине источника 6 питания, положительная шина которого соединена с анодом пятого вентиля 5.

В установившемся режиме генератор импульсов тока работает следуюорш образом.

Пусть в момент времени to (см, фиг.2а) конденсатор 12 заряжен до напряжения Unt, а напряжение на кон-

денсаторе 13 равно нулю. При подаче импульсов управления на тиристоры 1 и 2 происходит разряд емкостного накопителя на индуктивную нагрузку 7 через диод 11. В индуктивной нагрузке 7 (см. фиг.26) формируется синусоидальный импульс тока с амплитудой

10

-7ГД/4

и длительностью

15

f

где L - индуктивность нагрузки;

С - емкость каждого накопительного конденсатора; R - активное сопротивление разрядного LC-контура.

К моменту времени t/ окончания импульса тока в индуктивной нагрузке конденсатор 12 разряжается до и m .. ,

напряжения U,.

конденсатор жения U2.

13

-/ (1 ), а заряжается до напряУ (1 + ). где

2L

5

0

5

0

5

Q --- - добротность разрядного кон- к

тура, и тиристоры 1 и 2 выключаются. В этот же момент времени tf подаются управляющие импульсы на тиристоры (вентили) 5, 1 и 2 и происходит под- заряд емкостного накопителя от источника 6 питания (диод 11 предотвращает протекание зарядного тока через индуктивную нагрузку 7). К моменту времени t конденсатор 12 разряжается до нуля, а конденсатор 13 заряжается до . В момент времени t открываются тиристоры (вентили) 3 и 4 и диод 11 и в индуктивной нагрузке 7 формируется следующий импульс разрядного тока. К моменту времени tj окончания импульса тока в индуктивной нагрузке 7 конденсатор 13 разряжается до и/, а конденсатор 12 заряжается до и. В этот же момент времени t подаются управляющие импульсы на тиристоры (вентили) 5, 3 и 4

и на интервале времени tj- t4 происходит подзаряд емкостного накопителя от источника 6 питания. При этом конденсатор 13 разряжается до нуля.

а конденсатор 12 заряжается до U. С момента времени ti/ работа генератора импульсов тока происходит аналогичны образом. Диоды 9 и 10 предотвращают появление напряжения обратной полярности на конденсаторах 12 и 13 в процессе выхода генератора импульса тока на установившийся режим после его включения при нулевых напряжениях на конденсаторах 12 и 13.

В указанном конкретном варианте исполнения генератор импульсов тока имел следующие выходные параметры: 1« 1 кА, Т 1,3 мс, f 30 Гц.

Поскольку предлагаемое устройство обеспечивает работу накопительных конденсаторов- 12 и 13 в однополярном режиме, срок службы их увеличивается в 2,5-3,7 раза по сравнению со сроком сдужбы накопительных конденсаторов в прототипе, что приводит к увеличению надежности в целом предлагаемого генератора импульсов тока. Кроме того, отсутствие принудительной коммутации вентильного моста упрощает конструкцию предлагаемого генератора импульсов тока.

Формула изоб ретения

Генератор импульсов тока, содержащий мост на первом, втором, третьем и четвертом вентилях, пятый вентиль, Ui

первый, второй и пятый вентили выполнены на тиристорах, источник питания, индуктивную нагрузку, емкостной накопитель, между анодом первого и катодом второго вентилей включен емкостной накопитель, анод второго вентиля соединен с первым выводом индуктивной нагрузки, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства за счет увеличения срока службы накопительных конденсаторов, в него введены первый, второй и третий диоды, а

емкостной накопитель вьтолнен на первом и втором последовательно соединенных конденсаторах одинаковой емкости, параллельно каждому из которых подключен соответствующий диод,

аноды которых объединены, третий и четвертый вентили выполнены на тиристорах, катод третьего вентиля соединен с анодом первого вентиля, анод четвертого вентиля соединен с катодом

второго вентиля, анод третьего вентиля соединен с анодом второго и катодом пятого вентилей, второй вьгоод индуктивной нагрузки подключен через катод - анод третьего диода к катодам первого и четвертого вентилей и к общей шине источника питания, положительная шина которого соединена с анодом пятого вентиля.

Редактор Н.Киштулинец

0uef

Составитель П.Чижиков Техред И.Верес

Корректор А.Обручар

Заказ 3591/55Тираж 901Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение может быть использовано для формирования мощных импульсов тока в индуктивной нагрузке, что позволяет получать мощные магнитные поля, необходимые в различных областях техники и экспериментальной физике, в технике линейных и циклических ускорителей. Генератор выполнен по мостовой схеме, содержащей вентили 1-4. Кроме того, генератор содержит тиристор 5, источник 6 питания, индуктивную нагрузку 7, емкостной накопитель 8 и диоды.9, 10 и 11. Первый и второй вентили выполг иены на тиристорах. Емкостной накопитель 8 выполнен на конденсаторах 12 и 13. Работа накопительных конденсаторов происходит в однополяр- ном режиме, что увеличивает их срок службы в 2,5-3,7 раза по сравнению со сроком службы конденсаторов в прототипе. Это повышает также надежность генератора в целом. Исключение принудительной коммутации вентильного моста упрощает конструкцию генератора и также повьппает его надежность. 2 ил. (Л 00 со о vj со фиг.1