Генератор импульсов тока регулируемой формы Советский патент 1992 года по МПК H03K3/53 

XI

О

сл о

СОиг.Г

Изобретение относится к Импульсной технике и может быть использовано при создании источников питания для точечной многоимпульсной контактной сварки и пайки металлов и ;сплавов, а также при создаНИИ источников питания-газоразрядных приборов.

Цель изобретения - повышение надежности и эксплуатационных возможностей.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема генератора; на фиг. 2 - блок управления ключами; на фиг. 3 схема неуправляемого п-канальн6го зарядного устрой ства; на фиг. 4 - 7 - графики импульсов тока нагрузки, формируемых генератором импульсов тока в различных режимах его работы.

Генератор импульсов тока регулируемой формы содержит п-канальное зарядное устройство 1 (фиг. 1), искусственную длинную линию 2, выполненную в виде нескольких емкрстнмх накопителей 3, между каждым из которых включены последовательно соединенные индуктивности 4 и управляемые ключи 5, блок 6 yпpaвлe ия ключами, включающий в себя генератор 7 задающих импульсов, блоки 8 регулируемой временной задержки с импульсными усилителями 9 мощности на выходе (фиг. 2).

п-канальное зарядное устройство 1 выполнено неуправляемым, с различными уровнями напряжений каждого канала (фиг. 3).

Блок б управления ключами снабжен аналоговыми ключевыми элементами 10, выходы 11 которых подключены к входу 12 импульсных усилителей мощности 9, (п - 1)входы нормально разомкнутых проходных каналов 13 подключены к входам 14 блоков 8 регулируемой временной задержки, а ftвход 15 проходного разомкнутого канала подключен к выходу 16 п-го блока 8 регулируемой временной задержки и к входу 17 первого замкнутого проходного канала, вход 18 второго замкнутого проходного канала подключен к входу 13 (п - 1)-го разомкнутого канала, вход 19 (п - 1)-гЬ замкнутого проходного канала подключен к входу 13 второго разомкнутого проходного канала, вход 20 п-го замкнутого проходного канала подключен к входу 13 первого разомкнутого проходного канала, а цепи 21 коммутации аналоговых ключевых элементов 10 подключены к блоку 22 реверса.

Генератор импульсов тока регулируемой формы работает следующим образом.

От п-к нального зарядного устройства 1 емкобтные накопители 3 искусственной длинной линии 2 заряжаются до различных уровней напряжения. Форма)мпульса тока

нагрузки в предлагаемом генераторе импульсов тока регулируемой формы определяется уровнями зарядных напряжений емкостных накопителей 3 и законом коммутации управляемых ключей 5. Коммутация управляемых ключей 5 осуществляется с помощью блока управления 6 ключами, обеспечивающего изменение моментов коммутации управляемых ключей 5 и очередность их работы.

Запуск блрка б управления ключами осуществляется от генератора 7 задающих импульсов, который обеспечивает как ручной запуск генератора импульсов тока регулируемой формы, так и его работу в автоматическом частотном режиме, причем сигнал с выхода генератора 7 задающих импульсов подается на вход 14 первого блока 8 регулируемой временной задержки.

Все (п -1) блоки регулируемой В;ременной задержки включены последовательно.

Сигналы с входов 14 (п - 1}-го блока 8 регулируемой временной задержки поступают на (п - 1) входы разомкнутых проходных каналов 13, а сигнал с выхода 16 п-го блока регулируемой временной задержки поступает на п-й вход 15 разомкнутого проходного канала.

На вход 17 первого замкнутого проходного канала поступает сигнал с выхода 16 п-го блока 8 регулируемой временной, задержки, а с его входа 14 сигнал поступает на вход 18 второго замкнутого проходного канала. На вход 19 (п - 1)-го замкнутого проходного канала поступает сигнал с входа 14 второго блока 8 регулируемой временной задержки, а на вход 20 п-го замкнутого про-, ходного канала сигнал поступаете входа 14 первого блока 8 регулируемой временной задержки.

Сигналы с выходов 11 аналоговых ключевых элементов 10 поступают на входы 12 импульсных усилителей 9 мощности. Сигнал с блока 22 peseipca поступает по цепи 21 коммутации аналоговых ключевых элементов 10.

В зависимости от сигнала блока 22 реверса изменяется очередность работы импульсных усилителей 9 мощности с прямой на обратную, которые обеспечивают коммутацию управляемых ключей 5,

Коммутация управляемых ключей 5 по заданному закону, осуществляемому с помощью блока 8 регулируемой временной задержки и блока 22 реверса, обеспечивает рйзряд емкостных накопителей 3 через индуктивности 4 на нагрузку и формирование в ней импульса регулируемой формы.

Регулирование формы, импульса тока нагрузки осуществляется изменением моментов коммутации управляемых ключей 5 и очередности их срабатывани$г, что значительно упрощает как сам генератор, так и его эксплуатацию.

Рассмотрим характерные режимы рабо- 5 ты генератора импульсов тока регулируемой формы.

Пример 1. Получение регулируемых импульсов тока нагрузки треугольной формы. В данном случае осуществляется заряд 10 емкостных накопителей 3 искусственной длинной линии 2 таким образом, что-Уп Yn-1 ... Y2 Yi, где YI - напряжение ближайшего к нагрузке емкостного накопителя. Регулирование формы импульса тока 15 нагрузки осуществляется изменением моментов коммутации управляемых ключей 5, обеспечиваемым блоками 8 временной ре гулируемой задержки, а также управлением очередностью их срабатывания, обеспечи- 20 ваемым аналоговыми ключевыми элементами 10 и блоком 22 реверса.

При замыкании управляемых ключей 5;, начиная от нагрузки, осуществляется формирование импульсов с пологим фронтом и 25 более крутым срезом (фиг. 4), а при обеспечении реверса управления формируются мпульсм с крутым фронтом ипо/|огим срезом (фиг. 5). Первым включается дальний т нагрузки ключ, а последним включается 30 первый kjiarpy3Ke ключ 5.

При мер 2. Получение регулируемых импульсов тока нагрузки трапецеидальной формы. В данном случае в отличие от режима работы, рассмотренного в примере 1, 35 часть емкостных накопителейгЗ искусственной длинной линии 2, крайних от нагрузки, аряжаются до максимального уровня зарядного напряжения Yn.

При замыкании управляемых ключей 5, 40 начиная от нагрузки, ocyщectвляeтcя формирование импульсов трапецеидальной формы с пологим, фронтом и более крутым срезом (фиг. 6); При обеспечении реверса правления формируются в нагрузке им- 45 пульсы трапецеидальной формы с крутым фронтом и пологим Срезом (фиг. 7Х

Изменяя число ячеек линии, зэряжа мых до максимального уровня зарядного напряжения, можно регулировать длитель- 50 HotTb импульса трапецеидальной формы.

Данный генератор импульсов тока регуируемой формы позволяет осуществить опимизацию форм импульсов тока питания , контактных сварочных машин, газ()разряд- 55 ных импульсных ламп, а также устройств, использующих, импульсные режимы работы, существенно повышая технологические возможности установок, работающих в импульсном режиме при регулировке формы сварочного импульса предлагаемым устройством сохраняется величина энергии импульса. Значительно упрощается управление генератором, поскольку регулирование формы импульса тока в нагрузке осуществляется лишь законом управления ключевыми элементами, а не формой эпюры зарядных напряжений.

Повышение надежности предлагаемого устройства достигается путем замены регулируемого и управляемого заряднаго устройства на неуг(равляемое зарядное устройство, т. е. вместо двойного управления зарядным устройством имеет место npoctoe управление,Ф о р м у л а и 3 о б р е те н и и Генератор импульсов тока регулируемой формы, содержащий п-канальное зарядное устройство, искусственную длинную линию, выполненную в виде нескольких емкостных накопителей, первйе выводы которых соединены с п-выходами п-канального зарядного устройства, между каждыми из емкостных накопителей включены последовательно соединенные индуктивности и управляемые ключи, блок управления ключами, включающий в себя блоки регулируемой временнЬй задержки с импульсными усилителями мощности на выходе, отличающийся тем, 4TOi с целью повышения надежности и эксплуатационных возможностей, п-канальйое зарядное устройство выполнено неуправляемым с различными уровнями напряжений каждого канала, блок управления ключами снабжен аналоговыми ключевыми элементами, выходы которых подключены к вхоДу импульсных усилителей мощности, (п - 1)-входы разомкнутых проходньгх каналов подключены к входам соответствующих блоков регулируемой временной задержки, а п-вход разомкнутого проходного канала подключен к выходу п-го блока регулируемой временной задержки и к входу первого замкнутого проходного канала, вход второго замкнутого проходного канала подключен к входу (п 1)-го разомкнутого проходного канала, вход (п - 1)-го замкнутого приходного канала подключен к входу второго разомкнутого проходного канала, вход п-го замкнутого проходного канала подключен к входу первого разомкнутого проходного канала, а цепи коммутации аналоговых ключевых элементов подключены к блоку реверса.

Л

Ж

12

12

Й

16

Г

8

72 25

Й 2Г гг| у.л 2f| 11

rfeULl JkkLj

I

t2|;i|

Фиг. 2

Ш

ИЛ5

да-M

кг

(-н

/

/

- trt

iH

Фиг. 6.

Фяг. 7.