Генератор импульсов тока Советский патент 1989 года по МПК H03K3/53 

4

а р1

со 4;ii.

со

Ич(и.и-гение от осит; я к импульсном Tf XHiiKP и может быть использоиа но при построении сис-х: . управление генераторов для mrraitwH :электромаг- нитов гтнклкческих ускорителей и дру т их индуктивных нагрузок,

Цель изобретения -- ио1И)паение КПД генератора импульсов . аа счет снижкиия потерь в накопительном конденсаторе ,

На фиг, 1 изображена гфинципиаль- нан --электрическая схемя генератора Я1 1:;ульсо11 тока с тремя 5.;::ементами задержки; на фиг, 2а и (Ьиг, 26 - диаграммы иаиряжекия на накопительном конденсаторе и тока нагрузки при неравномерном распределении импульсов., формируемых блоком управления, соответственно} на фиг„ За и фиг, 26 диаграммы ваиряжен-ия на на копительном конденсаторе и тока на- :грузки при равномерном распределе- |нии импульсов, фо)мируемых блоком уп правления, соответственно „

Генератор импульсов тока содержит Пост из nepj4oro I, второго 2, третьего 3 и четвертого 4 вентилей. Анод первого нентилй 1 и катод третьего иентиля 3 соедр некы собой и Г.одключены через накоиите.иьный кон- ренсатор 5 к ано/|;у второго вентиля 2 fi катоду четвертого венти гя 4, Като- ды первого I и второго 2 вeнтиJreй Соединены через индуктивную нагрузку 6 с анодами третьет о 3 и четвертого p вентилей. Генератор импз льсов тока акже содержит зарядное устройство I/ и последовательно соеди1- енньге за- М пщий retiepaTop 8 и распределитель Р импульсов,, первый 0 н 1 ;торой 11 формирователи импульсов Эарядное |,гстройство 7 подключено параллельно Накопительному конденсатору 3. а ;раопределитель 9 импульсов выполнен виде нечетного числа последователь- Ло соединенных элементов 12,1, 12,2- 2.п задержки, причем входы первого формирователя 10 импульсов подключе- йы к входам элементов 12,15 12,3- 12 „I задержки с нечетным номером, а второго формирователя И импульсов - к выходам этих элементов 12,1,, 12,3- 2оП задержки, выходы nejjBoro формирователя 10 импульсов подключен к управляющим входам первого 1 и чет-- «ерт.го ( вентилей, а выход второго Формир.-.кггеля 11 импульсов подключен к унр.шпчинчим входам второго 2 и ре Г1..,м о ) н(-чгти ей.

20

Гег(ер;ггор импу.ги,сов тока работает следующим образом.

В первый момент времени t блок управления вырабатьюает отпирающий импульс,, который поступает на управляющие вентилей 1 и 4, в ре- зультате чего вентили 1 и 4 отпираются и накопительный конденсатор, предварительно заряженный с полярностью, указанной на фиг. 1,, перезаряжается через них и индуктивную нагрузку 6 (фи1 , 26) до исходного уровня напряжения обратной полярности. Восстановление исходного уровня напряжения обеспечивает зарядное устройство 7. От момента to до t, в нагрузке Формируется иь пульс тока синусоггдальиой формл„ В момент t с задержко, равной длительности импульса тока, второй формирователь 1 формирует ог-пирающий импульс, поступаю1и ш на управляющие входы яентилей 2 и 3, в результате чего пентили 2 и 3 отпираются и накопительный конденсатор 5 вновь перезаряжается (фиг, 2а) через них и индуктивную нагрузку 6 до напряжения первоначальной полярности. Полярность тока в иа)-рузке остается неизменной.

Затем в моменты t , и t с задержкой

также ранной длительности импульса тока нагр-узки, формирователи 10 и 11 импульсов вырабатывают импульсы, отпирающие соответствен о вентили 1

и

4 или 2 и 3, При четном числе

им-.

5

пульсов в серии полярность напряже-. ния на накогн}тельном конденсаторе 5 в начале и конце серии одинакова. -Зто нриводит к появлению постоянной составляющей в напряжении на накопительном конденсаторе, которая будет отсутствовать при нечетном числе отпирающих импульсов,. Появление постоянной составляющей в напряжении при прочих равных условиях приводит к снижению потерь в конденсаторе. Число импульсов в серии (в рассматриваемом примере - четыре) за период TQ серии остается таким же, как в прототипе при равномерном распределении импульсов внутри периода Т,,, когда временной интервал Т р меж,гду импульсами одинаков и равен Т , где N - число импульсов за время Т,

Расчет потерь ведут используя метод разложения несинусоидального напряжения в ряд Фурье и суммирования потерь от отдельных гармоник.

полагая при расчете, что t;g(f - коэффициент потерь диэлектрика накопительного конденсатора постоянен.

Потери в конденсаторе с емкостью С при синусоидальном напряжении частотой ы и амплитудой U. равны

РСО 0,5 и we, tgd . (1)

Потери PC в конденсаторе в случае несинусоидального напряжения равны

- ,- 5f-). K,(2,

где п - номер гармоники;

Ufnn амплитуда п-й гармоники; KC - коэффициент изменения потерь в конденсаторе при несинусоидальном напряжении, равный К с PC- Р. Коэффициент К для напряжения, форма которого приведена на фиг. За и фиг. 36, равен

К . 2s42ff/2S) .- 1 ;г, n()- (3)

Для напряжения, форма которого приведена на фиг. 2а и фиг. 26 полу

чим:

I

К У sin niF/S),.,

, n(R-

где 8 Тр/с„

TQ/N t - скважность импульсов тка нагрузки; t| - длительность импульса .

тока нагрузки, ,4,

6, - четное число.

Положительный эффект использова- ния предлагаемого генератора импульсов тока имеется всегда, причем он

- f.59 i

тем больше, чем больше скважность S и число N импульсов в серии. Например, при S 5 и N 6 можно снизить потери в накопительном конденсаторе вдвое.

Формула изобре

тения

10

15

20

5

0

5

Генератор импульсов тока, содержащий мост из первого, второго, третьего и четвертого вентилей, анод первого и катод третьего вентилей соединены между собой и подключены через накопительный конденсатор, к аноду второго и катоду четвертого вентилей, катоды первого и второго вентилей объединены и через индуктивную нагрузку соединены с анодами третьего и четвертого вентилей, зарядное устройство и последовательно соединенные задающий генератор и распределитель импульсов, отличающийся тем, что, с целью повьппения КГЩ за счет снижения потерь, в него введены первый и второй формирователи импульсов, зарядное устройство подключено параллельно накопительному конденсатору, а распределитель импульсов выполнен в виде нечетного числа последовательно соединенных элементов задержки, причем входы первого формирователя импульсов подключены к входам элементов задержки с нечетным номером, а второго формирователя .тпульсов - к вводам этих элементов задержки, выходы первого формирователя импульсов подключены к управляющим входам первого и четвертого вентилей, а выход второго формирователя импульсов подключен к управляющим входам второго и третьего вентилей.

- А Л

vrx;

Изобретение может быть использовано при построении систем управления генераторов для питания электромагнитных циклических ускорителей и других индуктивных нагрузок. Цель изобретения - повышение КЦЦ генератора - достигается за счет снижения потерь в накопительном конденсаторе. Для этого в генератор дополнительно введены формирователи 10 и 11 импульсов, а распределитель 9 импульсов выполнен в виде нечетного числа последовательно соединенных элементов 12,1-12„п задержки. Кроме того, генератор содержит мост из вентилей 1-4, накопительный конденсатор 5, индуктивную нагрузку 6, зарядное устройство 7 и задающий генератор 8. Дости- с гаемьй положительный эффект тем боль- ше, чем больше скважность и число импульсов, генерируемых в серии. 3 иЛо (Л

/WVA

иг.г

(рив.д