Устройство импульсного питания электромагнита Советский патент 1986 года по МПК H05H7/04 

Изобретение относится к технике электрооборудования экспериментальной физики и может быть использовано, например, для питания кольцевых электромагнитов протонных синхротронов.

Известны устройства импульсного питания экспериментального электромагнита, содержащие тиристорный выпрямитель с блоком фазового управления и LC-фильтром пульсаций выпрямленного напряжения. Известно устройство импульсного питания электромагнита, содержащее тиристорный выпрямитель с пассивным LC-фильтром пульсаций и блоком фазового управления выпрямителем. К сумматору, установленному н-а входе блока фазового управления, подключен регулятор, вход которого связан с датчиком тока возбуждения электромагнита и источником задающего сигнала Устройство формирует трапецеидальный импульс тока, рабочими участками которого являются фронт и вершина. Амплитуда импульса тока регулируется в широком диапазоне (примерно от 10 до 100% максимального значения). Для сокращения времени спада выпрямитель с помощью блока фазового управления переводится в инверторный режим. Однако известные устройства характеризуются низкой экономичностью, вызванной большим диапазоном регулирования амплитуды импульса тока. При переводе выпрямителя в инверторный режим амплитуда разрядного тока конденсатора фильтра не должна превьшать значения постоянного тока, протекающего через дроссель фильтра и электромагнит. В противном случае выпрямитель закрывается, и в системе нагрузка-конденсатор фильтра возникает медленно затухающий колебательный процесс. Для предотвращения этого приходится устанавливать дроссель фильтра со значением индуктивности, больше рассчитанного по критериям минимального веса и габаритов или стоимости фильтра. Поэтому, обычно вводят ограничение минимального угла инвертирования. Однако при этом длительность спада увеличивается в большей степени, чем необходимо, так как время разряда кон денсатора составляет незначительную часть времени спада импульса тока. В результате увеличения времени спада растет .и величина потерь электроэнергии в кольцевом электромагните.

Кроме того, необходима перестройка уровня ограничения в зависимости от амплитуды импульса тока, так как настройка по минимальному значению амплитуды приводит к увеличению времени спада при значениях амплитуды и импульса тока больше минимальной.

Целью изобретения является повышение экономичности. В предлагаемом устройстве это достигается тем, что в нем с выхода сумматора на один из его входов замкнута дополнительная цепь отрицательной обратной связи. Цепь обратной связи образована дифференциатором, блоком сравнения, однополупериодным выпрямителем и усилителем, включенными последовательно, причем второй вход блока сравнения в этой цепи связан с выходом упомянутого датчика тока.

На чертеже представлена схема (упрощенная) предлагаемого устройства.

Тиристорный выпрямитель 1 подключен через LC-фильтр 2 пульсаций выпрямленного напряжения к электромагниту 3 и датчику 4 тока, включенными последовательно. Выход датчика 4 тока соединен со входом блока 5 сравнения, другой вход которого связан с источником 6 задающего.сигнала. Выход блока 5 сравнения через регулятор 7 и сумматор 8 соединен с блоком |9 фазового управления, выход котороТо подключен к тиристорному выпрямителю 1. Выход сумматора 8, установленного на входе блока 9 фазового управления, через дифференциатор 10, блок 11 сравнения, однополупериодный выпрямитель 12 и усилитель 13, включенные последовательно, связан со входом этого же сумматора. Второй вход блока 11 сравнения подключен к выходу датчика 4 тока.

При подаче сигнала инвертирования источником 6 или при быстром уменьшении сигнала с его выхода на выходах блока 5 и .регулятора 7 выходной сигнал изменяется практически скачком. При этом блок 9 стремится перевести тиристорный выпрямитель 1 в инверторный режим с максимальным значением напряжения инвертирования. Сигнал гибкой отрицательной обратной связи, образованной дифференциатором 10, блоком 11 сравнения, однополупериодным выпрямителем 12 и усилителем 13, поступает на другой вход сумматора 8 с противоположным знаком и ог3раничивает напряжение на входе блок 9 и, следовательно, на выходе тиристорного выпрямителя 1. В результате амплитуда разрядного тока конденсаторов фильтра 2, пропорциональная скорости изменения напряжения на выходе тиристорного выпрямителя 1, ограничивается до значения, меньшего чем текущее значение тока электромаг нита 3. Величина скорости изменения напря жения на входе блока 9 фазового управления определяется величиной сигнала, поступающего на вход блока 11 сравнения с выхода датчика 4 тока. При сигнале на выходе дифференциа тора 10, меньшем сигнала с датчика 4, однополупериодньш выпрямитель закрыт и цепь отрицательной обратной связи не влияет на скорость изменения сигнала на входе блока 9, При появлении на выходе дифференциатора 10 сигнала,- большего сигнала с датчика 4, однополупериодный выпрямитель 12 пропускает сигнал, который, после усиления усилителем 13, ограничивает скорость изменения сигнала на выходе сумматора 8. 33 Уровень ограничения скорости изменения сигнала определяется текущим значением сигнала с датчика 4 тока. Соответствующий выбор коэффициента передачи дифференциатора 10 обеспечивает максимальную скорость изменения сигнала на входе блока 9 фазового управления, при котором не происходит срыва инверторного режима выпрямителя 1 разрядным током конденсатора фильтра 2. Установившееся значение сигнала инвертирования на входе блока 9 фазового управления соответствует максимальному напряжению инвертирова ния тиристорного выпрямителя 1, чтр. определяет быстрый спад тока электромагнита 3. Использование предлагаемого устройства за счет быстрого спада тока электромагнита при инвертировании сокращает потери электроэнергии, рассеиваемой на активном сопротивле-. НИИ электромагнита и токопроводящих шинах, а его применение в системе питания протонного синхротрона ИТЭФ позволит сократить время спада тока электромагнита и потери электроэнерrmt при инвертировании в 1,5-2 раза.

УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОГО ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА, содержащее тиристорный вьшрямитель, LC-фильтр пульсаций выпрямленного напряжения и блок фазового управления выпрямителем, ко входу которого через•сумматор подключен регулятор, связанный с датчиком тока возбуждения электромагнита и с источником задающего сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности устройства,- с выхода сумматора на один из его входов замкнута дополнительная цепь отрицательной обратной связи, образованной дифференциатором, блоком сравнения, однополу- периодным выпрямителем и усилителем, включенными последовательно, причем второй вход блока сравнения в этой цепи связан с выходом упомянутого датчика тока.Wсел(^ со а>& оэ с^