Генератор мощных высоковольтных импульсов Советский патент 1985 года по МПК H03K3/53 

1 Изобретение относится к мощной импульсной технике, а именно к генераторам высоковольтных импульсов с индуктивными накопителями энергии В настоящее время для генерирования импульсов высокого напряжения широко применяются с индуктивными накопителями энергии, например в качестве систем питания мощных ускорителей заряженных Частиц. Известны генератора импульсов, содержащие источник зарядки, управляемый ключ, индуктивный накопитель энергии и нагрузку lj . Однако такие схемы имеют низкий КПД передачи энергии из накопителя в нагрузку. Известен генератор мощных высоковольтных импульсов, содержащий двухобмотомный индуктивный накопитель, (первичная обмотка которого соединена последовательно с источником зарядки и управляемым ключом, причем параллельно ей подключено защитное нелине ное сопротивление, а к вьюодам вторичной обмотки присоединена нагрузка 2 . В реаультате плохой связи между обмотками значительная доля энергии запасаемой накопителем, выделяется в защитном сопротивлении, снижая КПД устройства. Цель изобретения - повьяиение КПД передачи энергии из первичной обмотки индуктивного накопителя в нагруз ку. Для этого в генератор мощных высоковольтньпс импульсов содержащий источник питания с емкостньм буферным накопителем, двухобмоточньй трансформаторный индуктивный накопитель, управляющий ключ, вклto ieнный между положительным полюсом буферного накошгтеля и однда из выводов пер вичной обмотки индуктивного накопителя, нагрузку, подключенную к его вторичной обмотке, и второй управляекый ключ, включенный параллельно нагрузке, параллельно первичной обмотке ИНДУКТИВНОГО накопителя подключена цепь из двух последовательно соединенных управляемых ключей, общая точка KOTOfftix соединена с отрицательным полюсом буферного накопите ля, а второй вьшод первичной обмотки индуктивного накопителя соединен с анодом вентиля, катод которого подключен к положительному полюсу буфер ного накопителя. 7 На чертеже представлена схема генератора. Параллельно источнику 1 питания подключен емкостный буферный накопитель 2, положительный полюс которово через управляемый ключ 3 соединен с началом первичной обмотки 4 индуктивного накопителя, а через вентиль 5 - с концом обмотки 4. Параллельно этой обмотке подключена цепь из последовательно соединенных ynpaa-f ляемых ключей 6 и 7, причем к их об- щему контакту присоединен отрицательный буферного накопителя, а вторичная обмотка 8 индуктивного накопителя включена параллельно управляемому ключу 9 и нагрузке tO. Работает устройство следующим образом. В исходном состоянии ключи 3, 6, 7 и 9 разомкнуты, и происходит зарядка буферного накопителя. После замыкания ключей 3 и 7 начинается зарядка первичной обмотки 4 индуктивного накопителя от буферного накопителя. Ввиду того, что источник 1 представляет собой маломощш генератор тока, на дальнейший ход процессов в схеме он не влияет. Когда ток зарядки достигает заданной величины Зд , замыкаются контакты к «}Чёй 6, 9 и одновременно разводятся контакты ключей 3, 7, При этом часть энергии оказьгеается трансформированной во вторичную обмотку 8 (энергия магнит- ного потока, создаваемого током iJj, протекающим в цепи короткоз кнутой вторичной обмотки индуктивного накопителя), а часть энергии, -накапливаемой в индуктивности рассеяния трансформатор а, возвращается в бу ферный накопитель 2 посредством его подзарядки током 3о , протекдащим в цепи из последовательно соединенных первичиай обмотки 4, отк1Я 1Того вентиля 5, буферного накопителя 2 и замкнутых контактов ключа 6. После окончания рекуперации ( 0) размыкаются контакты ключа 6 (без тока) и клоча 9. При этом энергия из вторичной обмотки В переводится в нагрузку 10, и схема возвращается в исходное состояние. КПД по энергии для устройства, принятого 3 трототип. 2где - коэф4 1щиент связи между обмотками трансформатора.

Известно, что у высоковольтных ( 1-1О В) воздушных трансформаторов . При таком коэффициенте связи схема, принятая за прототип, юкет jj 0,22. В описанном устройстве при генер1фовании одного импульса напряжения и без учета

23467.4

рекуперации , 0,36, т.е. более чем в 1,5 раза выше. Необходимо отметить также, что в данном случае энергия, не вьщеляющаяся в нагрузке, - возвращается в буферный накопитель, а не рассеивается на защитном сопротивлении, как, в прототипе. Следова- тельно, предлагаемое устройство при работе в частотном режиме будет IQ иметь значительно больший

ГЕНЕРАТОР МОЩНЫХ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий источник питания с емкостным буфернымнакопителем, двухобмоточный транс™ форматорный индуктивный накопитель, управляющий ключ, включенный между Положительным полюсом буферного накопителя и одним из вьгоодов первичной обмотки индуктивного накопителя, нагрузку, подключенную к его вторичной обмотке, и второй управляемый ключ, включенный параллельно нагруэ- ке,отличающийся тем, что, с целью повьшения КПД, параллельно первичной обмотке индуктивного накопителя подключена цапь из двух последовательно соединенных управляемых ключей, общая точка которых соединена с отрицательным полюсом буферного накопителя, а второй вывод первичной o6MotKH индуктивного накопителя соединен с анодом вентиля, катод которого подключен к положительному полюсу буферного накопителя.i^оьts9Од *^а>& м