(54) еПОСОБ ИШ1УЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
; : .
Изобретение относится к преобрайовательной технике и может быть применено, для получения импульсов напряжения с регулируемой амплитудой в импульсных преобразователях, которые могут являться, например, составной частью регулируемых источников высокого напряжения.
Известны способы импульсного преобразования, реализованные в устройствах l и L2j. ,
Наиболее близким к изобретению является способ импульсного преобразования постоянного напряжения путем резонансного разряда накопительного конденсатора и периодического подключения его к цепи нагрузки ЦЗ.
В известнь1х способах преобразования резона.нсный заряд конденсатор производится через основной тиристор, который запирается при достижении максимального значегшя напряжения на конденсаторе, практически равного удвоенному значению входного напря-
жения. Указанное значение напряжения на конденсаторе сохра1няется до момента подключения его к цепи нагрузки. При подключе,нии конденсатора к нагрузке с помощью дополнительного тиристора производится его разряд.
При этом в цепи нагрузки образуется импульс тока ( напряжения), амплитуда которого пропорциональна указанному выше максимальному значению
10 напряжения на накопительном конденсаторе.
Недостатком известных способов является отсутствие возможности ре15гулировки амплитуды выходных импульсов, поскольку разряд накопительно- . го конденсатора производится всегда при одном и том же напряжении на нем, независимо от частоты его коммутации,.
20
Кроме того, регулировка выходного напряжения в известных способах воз-можна лишь в случае дополнительного преобразования получаемых импульсов в постоянное напряжение, например путем вьтрямпения и фильтрации. При этом регулировка среднего значения выходного напряжения при конечной фиксированной нагрузке производится путем изменения частоты коммутации основного и дополнительного тиристоров, т.е. изменением скважности следования импульсов тока при неи менйой их амплитуде. Однако при нагрузке, близкой, к режиму холостого хода, выходное напряжение в известных устройствах также практически не регулируется изменения сква ности импульсов, поскольку коиденсаторы фильтра выпрямителя заряжаются до амплитудного значения импульсного напряжения, которое остается неизмен ным. Это ограничивает область применения таких устройств. Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения возможности регулирования амплитуды выходных гп-тупъсов. Поставленная цель достигается тем что в способе импульсного преобразо. вания постоянного напряжения путем резонансного заряда накопительного конденсатора и периодического подклю чения его к цепи нагрузки с регулиру мой частотой коммутации, указанное подключение накопительного конденсатора осуществляют после прохождения напряжения на нем через максимальное значение, а изменение амплитуды выходных импульсов производят путем изменения частоты(5) коммутации нако пительного конденсато ра на нагрузку в пределах от F до 2.-, где Р - частота собственных колебаний резонансной заря;дной цепи. Отличительные особенности данного способа за слючаются в том, что после резонансного заряда накопительного конденсатора до максимального значения напряжения производят его резо- нансньй перезаряд, В процессе указан ного перезаряда конденсатора после прохождения напряжения на нем через максимальное значение осуществляют периодическое подключение его к цепи нагрузки. При этом изменение амплитуды выходных импульсов производят путем изменения уровня напряжения Ос на накопительном конденсаторе в мо- мент подключения к цепи нагрузки, что достигается изменением частоты f коммутации накопительного конденсато F собств :ра при постоянстве частоты .- . ных колебаний резонансной зарядной цепи. Таким образом, подключая нагузку к конденсатору в момент времени, соответствующие различным значениям напряжения (J на конденсаторе от минимальнрго до максимального) регулируют в широких пределах амплитуду выходных импульсов, поскольку последние пропорциональны указанному напряжению UQ При этом наибольший диапазон регулирования амплитуды импульсов при минимальном диапазоне изменения частоты коммутации получают в том случае, если частоту изменяют в пределах от F до ZF. В указанном диапазоне изменения частоты коммутации одновременно с ростом частоты увеличивается амплитуда импульсов. На фиг, и 2 приведены два варианта схем импульсных преобразователей, в которых реализуется предлагаемый способу на фиг.3-8 изображены временные диаграммы напряже1шй и токов в приведенных схемах, поясняющие процессы преобразования и регулирования амплитуды выходных импульсов при осуществлении способа импульсного Преобразования (на фиг.3-5 при 2F5 на фиг,6-8 ). Импульсный преобразователь, реализующий способ, содержит дроссель 1, конденсатор 2, трансформатор 3, тиристор 4, нагрузку 5 и генератор 6 управляющих импульсов, В исходном состоянии тиристор 4 закрыт и при подаче напряжения Е (питания) производится резонансный заряд конденсатора, в процессе которого напряжение на, нем колебательно достигает значения Е. При подаче импульса управления w от генератора 6 на тиристор 4, последний открывается и конденсатор 2 подключается к цепи нагрузки. При Зтом в результате разряда конденсатора через тиристор и первичную обмотку трансформатора 3 в последнем образуется импульс тока Ч-р (фиг,5) с амплитудой, пропорциональной напряжению DC Е, При уменьшении разрядного тока1. конденсатора до величины, меньшей тока удержания тиристора, последний закрывается (момент времени t фиг,3) и начинается резонансный заряд конденсатора 2 через дроссель 1 при отрицательном начальном напряении на конденсаторе U. -Е, После : v
рохождения максимального,значени напряжения (; (ло|кс которое моет . превьшать удво енное значение апряжения .Е .источника, из-за наличия указанного начального отицательного напряжения, происходит резонансньш перезаряд конденсатора и при достижении минимального значения .U., (момент времени t 2 на фиг.3) производится подключение конденсатора 2 к цепи нагрузки путем открывания тиристора импульсом управления от генератора 6. При этом в результате разряда конденсатора . в цепи нагрузки образуется импульс тока 1у,уд,;,у (фиг.5) с минимальной амплитудой, пропорциональной величине исллииПосле разряда конденсатора и запирания тиристора начинается новый цикл резонансного заряда конденсатора при начально напряжении, равном
с сллин- .
Таким образом, при периодической коммутации конденсатора 2 с частотой {, равной частоте F собственных колебатшй зарядной цепи, получают выходные импульсы с минимальной амплитудой и периодом следования х
При увеличении частоты .коммутации накопительного конденсатора 2 подключение конденсатора к нагрузке и его разряду будет происходить при больших значениях напряжения на конденсаторе и, следовательно, будет возрастать амплитуда импульсов тока 1 .и, соответственно, выходных импульсов напряжения на нагрузке. . .
Кроме-того, вследствие изменений начальных условий резонансного заряда конденсатора (в данном случае увеличения отрицательного напряжения на нем в результате перезаряда, через обмотку трансформатора 3, максимальное значение напряже яЬ ддцл а. нем также будет возрастатьДфигJ6) . и При частоте коммутирующих импульсов (фиг.7) 2р(т.е. при подключении конденсатора к цепи нагрузки в мотмент времени, близкие к моменту прохождения напряжения на нем через максимальное значение ) оно достигает максимально возможного значения, кот.орое в зависимости от парамет{ ов схемы может значит;ельно превышать удвоенное напряжение источника питания (UcNvciic.) . Вследствие этого амплитуда импульсов тока-i-г (фиг.,8 таке резко возрастает и достигает мак-
.симального значения, пропорционально СллОКС Благодаря этому обеспечивается широкий диапазон регулировки амплитуды выходш 1Х импульсов при изменении частоты коммутации в пределах F 2 р..
Преимуществом предлагаемого способа преобразования является расширение диапазона регулирования сред0него значения .вьтрямленного напряжения и выходной мощности в случае подключения импульсного преобразователя к нагрузке через выпрямитель и работ на нагрузку в режиме, близком
5 к режиму холостого хода.
Кроме того, формирование выходных импульсов при использовании резонансного заряда конденсатора и подключении к нагрузке во время его резонансного перезаряда позволяет сущест0венно повысить КПД преобразователя, , Предлагаемый способ импульсного
преобразования целесообразно использой&ть при получении регулирования постоянного напряженная в устройствах
5
высоковольтной техники, например в устройствах для высоковольтной тренировки электровакуумнь1Х приборов при их производстве и эксплуатации, в устройствах для испытания элект0рической изоляции и т.д.
Формула изобретения Способ импульсного преобразования
постоянного напряжения путем резонансного заряда накопительного конденсатора и периодического подключе51шя его к цепи нагрузки с регулируемой частотой коммутации, о т л и - чающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности регулирова0ния амплитуды выходных импульсов, упомянутое подключение накопительного конденсатора осуществляют после прохождения напряжения на нем через максимальное значение, а изменение амплитуды выходных импульсов производят путем изменения частоты коммутации накопительного конденсатора на нагрузку В: пределах от F до 2F , где F- .частота собственных колебаний резонансной зарядной цепи.
Источники информации, принятые во внимание при эксаертизе
.0.00
irr
Фиг,1
Фиг.2
