Генератор прямоугольных импульсов напряжения Советский патент 1980 года по МПК H03K3/283 

(54) ГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ .НАПРЯЖЕНИЯ

При изменении внутреннего сопротивения нагрузки в таком устройстве с вы-ода генератора иктульсов с помощью рансформатора и диода снимается напряение подзарядки основного источника пи- j ания, при этом эффективный олпеаанс агрузки определяется коэ({)фициоптом трансормации. Однако при изменении напряения питшшя выходное импульсное наряжение существенно изменяется, что ю является недостатком этого технического решения.

Целью изобретения гюляется повышение коэффициента стабилизации амплитуды выходных импульсов напряжения, при из- 15 менениях напряжения питания и изменениях внутреннего сопротивления нагрузки,

Поставле1шая цель достигается за счет того, что в предлагаемый генератор 20 прямоугольных импульсов напряжения дополнительно введены блок сравнения и фазосдвигающее устройство, причем вход блока сравнения соединен с нагрузкой, а выход через фазосдвигающее устройство 25 соединен со входом ждущего генератора импульсов тока, выходы которого соединены с уп равляющими входами кo vIмyтирующего и рабочего тиристоров, при этом рабочий тиристор зашунтирован диодом, зо включенным в обратном, относительно рабочегх) Т1фистора, направлении и последовательно соединенными индуктивным реактором и конденсатором.

На фиг. 1 представлена принципиаль- 35 ная схема предлагаемого генератора прямоу1х льных импульсов напряжения; на фиг, 2 - диаграммы напряжений и токов, действующих в элементах генератора.

Генератор прямоугольных импульсов 40 напряжения содержит источник питания 1, коммутирующий 2 и рабочий 3 тиристоры, индуктивность фильтра 4 и шщуктивный реактор 5, импульсный трансформатор 6 с первзгчной 7 и двумя вторичны- 45 ми обмотками 8 и 9, ждущий генератор импульсов тока 10, блок сравнения 11 и фазосдвигающее устройство 12, причем положительный полюс источника питания 1 через последовательно соединенные50

коммутирующий тиристор 2 индутстивность фильтра 4, рабочий тиристор 3 и первичную обмотку 7 трансформатора 6 соединен с отрицательным полюсом источника питания 1, при этом первая вторичная 55 обмотка 8 трансформатора 6 включена между отр1Щйтельным полюсом источника питания 1 и анодом диода 13, катод

которого с катодом коммут1фуюlUero Т1фистора-2 и вы1-юдом т1ду1 типности фютьтра 4другой вывод которого соедштен с одной из обкладок конденсатора 14 другая BTOpjwHaH обмотка 9 импульсного трансформатора 6 соедигена с нагрузкой 15, а выход шщуктивкост-i фильтра 4 соединен с отрйцтательнь;;,. полюсом источника питания 1 через конденсатор фильтра 16. Вход блока сравнения 11 соединен с нагрузкой 15, ,-:, выход через фазосдвигающее устройство 12 соединен со входом ждущего генератора импульсов тока 10, выходы которого соединены с управлшощимк входами коммут1фующего 2 и рабочего 3 тиристоров, при этом рабочий тгфкстор 3 зашуиткпован Д1ЮДОМ 17, включенным в о :рьгнол1, относительно рабочего тиристора о. направлении и последовательно соедютенными индуктивным peaKTopoiv 5 и конденсатором 14,

Работа генератора происходит спедук; щим образом.

В исходном состо51нии тиристоры 2 и 3 выключены. Напряжение на конденсаторах 16 и 14 равно нулю.

В момент времени i (см. фиг. 2 ) импульс тока управления Ly, подается в цепь управляющего электрода коммутирующего тиристора 2. Включение. KOJvtMynрующего тиристора 2 обеспечивает заряд конденсатора 16 до напряжения, равногчэ напряжешпо источника питания 1. При этом конденсатор 14 так же заряжается до напряжения источника питания.

В момент времени т,

to импульс тока управления i.y подается в цепь управляющего электрода рабочего тиристора 3 При его включении к первичной обмотке 7 импульсного трансформатора 6 прикладывается напряжение, равное напряжению на конденсаторе 16.

Как следует из диаграмм фиг. 2 напряжение U.J на катоде тиристора 2 при его включении скачком увеличивается до значения, равного напряжению источника питания 1. При этом напряжение

UQ на аноде тиристора имеет небольшую величину, равную падению напряжения в его щэемниевой структуре. При включении рабочего тиристора 3 в момент времени i-jt к катоду коммутирующего Т1фистора 2 прикладывается } мпульс напряжения U выи , амплитудой, больщей натфяжения источника питания 1, и напряжение на анодп последнего становится отрицательным. В результате этогх) тиристор 2 вык7 ючаотси и прекращачгтся

заряд конденсатора 16 от пкдочи.Щса П тания. При включении т.тоислзра 3 Е колебательного контора, юбк)азсвашт-ого. конденсатором 14 и индуктивным реактором 5, протекает импульс тока 1ц . В момент времени t г,ю.-тз-тль, ,

меняет свое направление к rov; ,; / .s.№ -; раЗ переходит в цепь диода 1 .г; момента начинается процесс впс:;., енсБ ления запирающих свойств тиртгсгора с В момент времени t,,, тлпуп г пке i-« снова спадает до яу.-:л; ;: г-о- : -сл выключение дрюда 17, Пря эгом ная обмотка 7 импульсного трансфер;, тора 6 отключается от конденсат-ора . а кмпульс напряжения- J.-,-рез:;;:

спадает до нуля.

В момент времени i 5 иьлиульс к-ка

управления t

снова поступает в цепь

YI

управления тиристора а., происходит его включение и процессы генератора повтсрЯЮТСЯо

В установивые ;v:fl режиме работы ге- неретора среднее значение напряжения на конденсаторе 16 определяется выражеи,,),

где Е - напряжение источнгжа питания,

f - частота следования импульсов, Т., - длительность импульса на

выходе генератора, -г- „ интервал времени меж,ду иьтульсами тока ттравления

тиристорами.

Изменеюте фазового сдвига между импульсами тока управления Т1фисторамн 2 и 3 позволяет регулировать напряжение на конденсаторе 16 в широких пределах. В предлагаемом генераторе фазовый сдвиг между импульсами тока управления изменяется автоматически благодаря наличию отрицательной обратной связи по напряжению на выходе через блок сравнения 11 и фазосдвигающее устройство 12 При уменьщении напряжения источника питания 1 происходит снижение амплитулы импульсов тока на выходе ждущех-ю генератора импульсов тока Ю и звеличение напряжения на выходе устройства сравнения 11. Пропорционально этому напряжению увеличивается сдвиг по фазе между импульсами тока на выходе фазосдвигающего устройства 12 и на выходе жд тдего генератора импульсов тока 1О управления тиристора {и 2 и 3. Зтс тфиводит к автоматическому увел1гчению напряже-

398-6

ния на копдеысоторе 16 п обоспочиваот стабилизацию ампл1гтуль 1 тпульсов напряжс;цш ка выходе reiiepaixDpa,

Экономическая эффективность приме5 иен11Я предлагаекгого генератора может быть оценена кз сравнения его с известным генератором прямоутольных импульсов 1апр5г 1 ения амплитудой порядка 8ООО В, дпителъностью ЗОО мгкс, ш{o пульсной мощностью 160О кВт и частотой повторения 50 Гц. Питание известного генератора прямоугольных ил пульсов напряжения обычно производится от источника постоянного тока напряжениям

5 1ОООО в, ном1шальная мощность которого прг&герно равна 24 кВт. Для стабилизации амплитуды iDvfnynbcOB напряжения на выходе известного генератора он запитывается от источника питания через

0 стабилизатор, выполненный на однооперационном тнристорном прерывателе с часTOTHbiN-i регулгфоватгем. При этом стоимость дополнительных эл€ ментов, обеспечивающих стабилизацию аг галитулы импулъ5

сов, составляет значительную часть от СТОШ-1ОСТИ самого генератора. Увеличение же мощности генератора приводит к вце большему возрастанию стоимости оборудования устройств стабилизации напряясе0ния.

Таким, образом, исключение вспомогательного оборудования позволяет получить экономхгческий фект от использования даьгаого изобретения.

Формула изобретения

Генератор прямоугольных импульсов

напряжения, содержащий источник питания, коммутирутоший и рабочий тиристоры, 1шдуктивностъ фильтра и 1шдуктшзный реактор, имп тдьсный трансформатор с первичной и двумя втор1гчньгми обмотками, генератор импульсов тока, прггчем положительный полюс источника питания через последовательно соед1гаенные коь/а- утирующий Т1фнстор, индуктивность фильтра, рабочий тиристор и первичн по обмотку трансформатора соединен с отражательным полюсом источника питания, при этом первая вторичная обмотка трансформатора включена между отрицательным полюсом источника питания и

анодом диода, катод которого соедшюн с катодом коммут1фующего тиристора и выводом индуктивности фильтра, п другая вторичная обмотка импульсного трансферматора соединена с нагрузкой, отличающийся тем, что, с целью повьппения коэффициента стабилизации амплитуды выходных импульсов напряжения, в устройство дополнительно введены блок сравнения и фаэосдвитающее устройство, причем вход блока сравнения соединен с нагрузкой, а выход через фаэосдвигающее устройство соединен со входом ждущего генератора импульсов тока, выходы которого соединены с управляющими входами коммутирующего и рабочеготиристоров,

при этом рабочий тиристор зашунтирован диодом, включенным в обратном, относительно рабочего тиристора, направлении и последовательно coeдинeнньпv и индуктивным реактором и конденсатором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Приборы и техника эксперимента, № 5, 1972. с. 106.

2.Акцептованная заявка Великобритании № 1261618, кл. Н 3 Р, опубл. 26.01.72.

ty2 iyi