Стабилизатор энергии зарядного с-контура генератора мощных импульсов Советский патент 1976 года по МПК G05F1/46 

1

Изобретение относится к электротехни- кв. и может быть использовано в источник ;Ках питания импульсных газоразрядных ламп с повышенной частотой следования разря оных импульсов.

Известны стабилизаторы энергии зарядного LC-KOHTypa, используемые для заря- .ДаНакопительного конденсатора или для стабилизации напряжения на нагрузке, соiдержащие зарядный тиристор с цепью изкусегвеннойкоммутации, включенный между силовым выпрямителем и L С-контуром, шунтированным диодом в обратном направлении, и управляющий орган, состоящий из квадратичных усилителей выходных тока и напряжения, через сумматор подключенных к входу элемента сравнения.

Однако в известных устройствах при питании от сети перекгенного тока, через выпрямитель стабилизации энергии зарядного LC- контура осуществляется с заданной точностью только в том случае, если заI рядный электронный ключ выполнен на полно- стью управляемых элементах, например тран; зисторах. Применение в качестве электронно

го ключа тиристоров с конденсаторной искусственной коммутацией приводит к возникновению пульсаций напряжения на накопительном |конденсаторе. Эти пульсации становятся 5 (Заметными, если емкость коммутирующего ;Конденсатора соизмерима с емкостью нако|пительного конденсатора, а амплитуда ;пульсации питающего напряжения составляет 5 - 15% его постоянной составляющей. 10 Целью изобретения является повышение стабильности напряжения на накопительном конденсаторе,

I Для этого в стабилизатор введено кор- ректируюшее звено, выполненное в виде 15 двух транзисторных усилителей с общей

коллекторной нагрузкой, соединенной со входом сумматора, при этом вход первого из усилителей соединен с питающей сетью ;через вспомогательные трансформатор, вы20 прямитель и резистивный делитель напряж©|ния, а вход второго усилителя, шунтирован.ный конденсатором, соединен с полюсами вспомогательного выпрямителя через тра№|зисторные ключи. 25 Изобретение пояснено чертежами.

На фиг. 1 приведена структурно-принии- пиальная электрическая схема стабилизатора; на фиг. 2 - эпюры напряжений в основных точках стабилизатора.

Стабилизатор энергии зарядного LC-KOHтура генератора мощных импульсов содержит трехфазный выпрямительный мост, собранный на диодах 1-6, зарядный тиристор 7, цепь искусственной конденсаторной коммутации, состоящую из коммутирующего тиристора 8, коммутирующего конденсатора 9, вспомогательного тиристора 10, дросселя 11, зарядного ijC-KOHTypa, состоящего из дросселя 12 и конденсатора 13, обратного диода 14, электрического шун|та 15, делителя напряже ния, собранного на резисторах 16 и 17 обратной связи, устройство 18 (предназначенное для стабили- зации liC-контура), состоящее из квадратичного усилителя 19 зарядного тока, квадратичного усилителя 2О напряжения накопительного конденсатора, сумматора 21, сравнивающего устройства 22, корректирующего устройства 23, которое состо-. ит из понижающего трехфазного трансфор матора 24, трехфазного выпрямительного моста, собранного на диодах 25-30, зарядного транзистора 31, накопительного конденсатора 32, разрядного транзистгора 33, разрядного резистора 34, усилителей постоянного тока, собранных на транзисторах 35 и 36, резисторах 37-41 Кривая fk, (см. фиг. 2) представляет собой эпюру выходного напряжения, выпрямительного моста, кривая - эпюру напряжения на электрическом шунте 15, кривая О - эпюру напряжения на накопительном конденсаторе 13 LC-контура, кривая

г -эпюру напряжения на коммутирующем конденсаторе 9 , кривая Э -эпюру напряжения на накопительном конденсаторе 32 корректирующего устройства 23.

Стабилизатор работает следующим образом.

На выход выпрямительного моста, со&ранного на диодах 1-6, поступает трехфазное напряжение сети переменного тока. С выхода моста выпрямленное пульсиру ю-f шье напряжение (см, фиг. 2, а), поступает ; ,через зарядный тиристор 7 на вход j , L KOHTypa (12 и 13). Защгск тиристора 7 осуществляется через управляющий элек- ; род импульсами управляющей системы, : которая на фиг. 1 не показЗана. В момент; достижения энергии в зарядном LC-кон-j туре заданного уровня сигналом от устройства 18 отпирается коммутирующий тиристор 8.;

При отпирании этого тиристора, комму ируюший конденсатор 9, предварительно заряженньй полярностью, которая указана на фиг, 1, начин.эе перезаряжаться через мост на диодах 1-в, LC-контур(12 и 13) и электрический 15. При по1№разрядке конденсатор 9 запирает

основной зарядный тиристор 7,

Процесс перезаряда коммуткр :.и1его конденсатора 9 колебательный и заканчивается в тот момент, когда мгновенное значение напряжения на выходе моста на

диодах 1-6 будет равно напряжению на конденсаторе 9.

Напряжение на коммутируюиюм конденсаторе 9 после окончания процессов комо

мутации сохраняет свое значение до момента заряда основного накопительного конденсатора 13. После окончания процесса ком- I мутации тока зарядного тиристора 7 ток чзарядного дрсюселя 11 переключаетсяском-

мутирующей цепью (8 и 9; на обратный диод 14.

Процесс в зарядном LC-контуре заканчивается тогда, когда ток заридногоЬС-кон- тура достигает нулевого значения. В последнем случае вся магнитная энергия зарядного дросселя 12 через диод 14 перю- качивается в накопительный конденсатор 13.

Разряд этого конденсатора на импульсную нагрузку происходит после окончания процессов в зарядной цепи. (Разрядная

цепьс и нагрузка на фиг, 1 не показаны).

Восстановление исходной полярности напряжения на коммутирующем конденсаторе 9 осуществляется через дроссель 11 запуском вспомогательного тиристора 10

в момент разряда основного накопительного конденсатора 13. После разряда накопительного конденсатора 13 процессы в силовой цепи стабилноатора энергии повторяются.

Управление процессом коммутации тока зарядного тиристора 7 осуществляется при помощи сигналов обратной связи по напряжению на накопительном конденсаторе 13 и по зарядному току LC-контура. Эти

сигналы снимают с делителя напряжения

на резисторах 16 и 17 не электрического шунта 15 тока и поступают на вход усилителя 2О. При помощи квадратичного усилителя 20 напряжения накопительного

конденсатора осуществляется преобразование напряжения этого конденсатора в электрическую энергию, а при помощи квадратичного усилителя 19 пчэка осуществляется преобразование зарядного тока дроссе-

ля 12 в магнитн ю энергию.

Суммирование электрической эпергии конденсатора и магнитной энергии дросселя осуществляется сумматором 21. Выходной сигнал сумматора 21 т попорцнонален

электромагнитной анергии oapsni.oro i, С-конiTypa и поступает нд вход сравнивающего устройства 22.

В момент равенства электромагнитной энергии 1,С-контура опорному напряжеЦ

о установки сравнивающего устрой

нию 9тва 22 на его выходе возникает импульс 1 Это импульс запускает коммутирующий тиристор 8 и процесс заряда LC-контур прекращается.

i Для устранения влияния пульсации энергии в LC-контуре за счет конденсаторной коммутации в предложенном стабилизаторе введено корректир(ующее устройство 23. Это устройство учитывает влияние нестабильности напряжения на конденсаторе 13 при искусственной конденсато(ной коммутации выработкой двух сигналов обратной связи.

Первый сигнал связан с мгновенным значением напряжения выпрямителя в момент коммутации предыдущего цикла, а второй сигнал связан с мгновенным значением напряжения выпрямителя в момент коммутации.

Первый сигнал определяет влияние начального напряжения коммутирующего конденсатора на стабильность энергии It С -контура, а второй сигнал определяет влияние конечного напряжения коммутирующего конденсатора на стабильность энергии 1,С-контура. Для формирования этих сигналов напряжение, питающей сети поступает через понижающий трансформа .трр 24 на вход вспомогательного выпрямительного моста собранного на диодах, .25-30.

Выходное напряжение этого моста поступает на вход усилителя постоянного тока, который выполнен на транзисторе 35 я резисторах 38 и 4О. На входе этого усилителя установлены два электронных ключа, собранных на транзисторах 31 и 33 и конденсатор 32. Электронные ключи управляются коммутирующими импульсами управляющего блока.

Транзистор 31 является зарядным для конденсатора 32, а транзистор 33 и резистор 34 являются разрядными для этого конденсатора. Одновременная работа этих транзисторов обусловливает на конденсаторе 32 напряжение, которое пропорциональю мгновенному значению коммутирующего напряжения после окончания процесса коммутации тока LC-контура. Напряжение коьденсато й 32 сохраняется до следующего цикла коммутации.

Для пояснения процесса запоминания напряжения на конденсаторе 32 И фиг. 2, приведенп зпюра напря 1:еи 1я на ко(щенсаITOJ; 32. Oдl;oppe eннo вспо .

могательного выпрямительного моста, бранного на диодах 25 - 30, гюступает че: рез делитель, собранный на резисторах 37 I и 39 на вход другого усилителя постоя.

ного тока, выполненного на транзисторе 36

и резисторах 40 и 41.

На резисторе 40 формируется сигнал обратной связи, который представляет соIQ бой сумму мгновенных значений напряже|ний коммутирующего конденсатора до: проiuecca коммутации и после процесса коммутации,

15 j Выходной сигнал корректирующего уст ройстра поступает на вход сумматора 21 электрической и магнитной энергии {«С-конiTypa и, таким образом устраняет влияние к (конденсаторной коммутации на стабильность

20 ; напряжения емкостного накопителя.

г

В предложенном стабилизаторе сигнал .коррекции по начальному и конечному аапря жению коммутирующего конденсатора линей- 26 ног связан с энергией iC-контуре. Это допущение справедливо для больидинства известных стабилизаторов, так как пульсации : напряжения на коммутирующем конденсаторе обычно малы (5-15%), а емкость (у30 тирующего конденсатора составляет всего лишь 5% емкости накопительного конденсатора.

Применение предложенного стабилизато55 :ра в источниках импульсного электропитания газоразрядных ламп позволит повысить стабильность накачки генераторов, что, в 1свою очередь, расширит .возмо кность их применение в народном хозяйстве. 40

I Формула из обретения

Стабилизатор энергии зарядного LC-кон45 тура генератора мощных импульсов, содер.жащий зарядный тиристор с цепью искусственной коммутации, включенный между СИЛОВЫМ выпрямителем и ,LС-контуром, шунтированным диодом в обратном направ80 лении, и управляющий оргай, состоящий из квадратичных ; усилителей выходных тока и ; напряжения, через сумматор подключенных к входу элемента сравнения, отличающийся тем, что, с целью повыщения

55 : стабильности напряжения на накопительном конденсаторе, введено корректирующее зв&но, выполненное в виде двух транзисторных усилителей с общей коллекторной нагрузкой, соединенной с входом сумматора, при этом

до вход первого из усилителей соединен с пи-j гаюшей сетью через вспомогательные трансформатор, выпрямитель и резистивньгй делитель напряжения, а вход второго усилит ля. и.-унтированный конденсатором, соединен Ь полкх ами вспомогательного, выпряк.итё„« через транзисторные ключи

jCemb о О О

ff

Фиг. 2