Импульсный модулятор Советский патент 1981 года по МПК H03K7/02 

(54) ИЕ-ШУЛЬСКЬЙ МОДУЛЯТОР

I

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для питания люминофорных источников оптического излучения, квантовых генераторов , СВЧ генераторов и других импульсных устройств, работакяцих в системах управления выcoкpвoльтIal ш тиристорными вентилями, в частности когда требуется работа в ждущем режиме с неопределенными частотами повторения.

Известен импульсный модулятор, содержащий источник питания, зарядное устройство, накопитель энергии и нагрузку, соединенные последовательно и подключенные между положительным и отрицательным полюсами источника питания, коммутирующий элемент, подключенньй параллельно накопителю энергии и нагрузке, генератор импульсов запуска коммутирующего элемента, подключенный к его управляющему входу, и цепь коррекции формы модулирующего импульса, состоящую из последовательно соединенных конденсатора и первого вентиля, подключенную параллельно нагрузке, причем анод первого вентиля соединен с отрицательным полюсом источ шка питания, а его катодс анодом второго вентиля, катод второго вентиля подключен через резистор к месту соединения коммутирукмцего элемента со входом накопителя энергии fl.

Недостаток этого импульсного моду10лятора заключается в низкой надежности и в ограничении частоты повторе- . ния выходных импульсов индуктивностью зарядного устройства.

Наиболее близким по технической

S сущности к предлагаемому является импульсный модулятор, содержаь№1й источник питания, между положительной шиной которого и общей шиной подключены последовательно соединенные зарядная

п индуктивность, управляемый зарядный вентиль, накопитель энергии и нагрузка, параллельно которой в прямом направлении подключен диод, генератор запускающих импульсов, подключенный выходом к управляющему входу коммутирующего Элемента, подключенного между входом накопителя энергии и общей шиной 2. Недостатком известного импульсного модулятора является низкая надежность из-за прямых связей управлйкяцих цепей с коммутирующим элементом, приводящих к ложному срабатыванию зарядного устройства в момент включения коммутирующего элемента. Цель изобретения - повышение надежности и расширение диапазона частоты. Поставленная цель достигается тем .что в импульсный модулятор, содержащий источник питания, между положите льной шиной которого и обшей шиной подключены последовательно соединенные зарядная катушка индуктивности, управляемый зарядный вентиль, накопитель энергии и нагрузка, параллельно которой в прямом направлении подключен шунтирующий диод, генератор запускающих импульсов, подключенный выходом к управляющему вхо ду коммутирующего элемента, подключенного между входом накопителя энер гии и обшей шиной, введены управляющая цепь, состоящая из последователь но соединенных диода, постоянного и переменного резисторов, конденсаторы и динистора, параллельно которому в обратном направлении подключен защитный диод, соединенный катодом со средним выводом переменного резистора, причем анод диода подключен к положительной шине источника питания, а объединенные выводы конденсатора и переменного резистора и поло жительная дополнительная шина питания подключены ко входу накопителя энергии, а управляющий электрод зарядного управляемого вентиля подклю чен к катоду динистора. На чертеже показана функциональная схема предлагаемого импульсного : модулятора. Импульсный модулятор содержит ис точник 1 питания, к положительному полюсу которого через зарядное устройство 2, содержащее зарядную катушку 3 индуктивности и управляемый зарядный вентиль 4, подключен накопитель 5 энергии, соединенный через нагрузку 6 с отрицательным полюсом 94 источника 1 питания. Параллельно накопителю 5 и нагрузке 6 включен коммутирующий элемент 7, управляемый с выхода генератора 8 запускающих импульсов. Параллельно нагрузке 6 анодом к минусу источники Г питания включен шунтирующий диод 9, а между положительным полюсом источника I питания и анодом заряднохо управляемого вентиля 4 включены последовательно: диод 10, резистор II и переменный резистор 12. Между средним выводом резистора I2 катодом вентиля 4 включен конденсатор 13, а между управляющим электродом вентиля 4 и средним выводом переменного резистора 1 2 включены параллельно друг другу защитный диод 14 и динистор 15, причем к управляющему электроду вентиля 4 защитный диод 14 подключен защитный анодом, а динистор 15 катодом. Катод зарядного вентиля 4 соединен с одним из полюсов источника 1 питания, от которого подается маломощное, слаботочное напряжение с удвоенной величиной относительно напряжения на другом полюсе. Работу импульсного модулятора рассмотрим с момента включения источника 1 питания при условии, что до включения источника питания напряжения на всех элементах отсутствовали. Тогда все напряжение приложено к зарядному устройству 2, так как напряжение на емкостном накопителе 5 равно нулю, а падением напряжения на нагрузке 6, зашунтированной диодом 9, включенном в прямой полярности, можно пренебречь. Через диод 10, резисторы 11, 12 начинает протекать небольшой ток заряда накопителя 5. На конденсаторе 13, величина емкости которого много меньше емкости конденсатора накопители 5, начинает возрастать напряжение, пропорционально постоянной времени, определяемой величиной емкости этого конденсатора и сопротивлениями резисторов 11, 12. Как только амплитуда этого напряжения достигает уровня включения динистора 15, динистор включается и напряжение конденсатора 13 оказывается приложенным к управляющему электроду зарядного управляемого вентиля 4, и он включается. Величина сопротивления резисторов 11, 12 настолько велика, что за время вьщержки включения зарядного управляемого вентиля 4 величина напряжения, приложенного к зарядному устройству, практически не изменяется. Включение зарядного управляемого вентиля 4 приводит к быстрому заряду накопителя А через этот вентиль, катушку 3, шунтирующий диод 9. В режиме резонансной зарядки напряжение на накопителе 5 удваивается по отношению к напряжению источника 1 питания. После прохождения через максимум напряжения, через зарядный управляемый вентиль начинает протекать обратный ток, который обеспечивает его быстрое закрытие .

Таким образом, модулятор готов к работе. Для поддержания этого состояния в течение длительного перепада времени ожидания используется дополнительное маломощное питание от источника 1, компенсирующее потери изза токов утечки элементов модулятора

Коммутирующий элемент 7 включается от запускающего импульса, поданного с выхода генератора 8 запускающих импульсов. При этом напряжение на нем становится равным нулю и накопитель 5 разряжается на нагрузку 6. В этот момент времени к зарядному устройству 2 прикладывается напряжение источника 1 питания и начинается протекание тока через вспомогательные элементы зарядного устройства 2.

Время включения зарядного управляемого вентиля 4, по отношению к времени включения коммутирующего элемента 7, выбирается таким образом, чтобы обеспечивалось надежное восстановление изоляционн 1х свойств iкоммутирующего элемента 7 после разряда накопителя 5. Величина этого времени регулируется с помощью резистора 6. Скорость заряда емкостного накопителя 5 определяется предельно допустимой величиной dU/dt коммутирующего элемента 7 и индуктивностью катушки 3. Подстраивая резистор 12 можно обеспечить наивысщую предельную частоту повторения импульсов модулятора для конкретно выбранного типа коммутирующего элемента 7 и управляемого зарядного вентиля 4. Модулятор используется в системе светового .управления высоковольтными тиристорными вентилями линий передач постоянного тока

Использование изобретения позволяет значительно упростить модулятор, повысить его помехоустойчивость, полностью, использовать частотные 5 свойства тиристоров без снижения надежности их работы. Это позволит сократить число отказов модулятора и ;получить за счет этого ощутимый экономический эффект.

10

Формула изобретения

Импульсный модулятор, содержащий

источник питания, между положительной шиной которого и общей шиной подключены последовательно соединенные зарядная катушка индуктивности, управляемый зарядный вентиль, накопитель энергии и нагрузка, параллельно которой в прямом направлении подключен шунтирующий диод, а также генератор запускающих импульсов, подключенньш выходом к управляющему вхоДУ коммутирующего элемента, подклюгченного между входом накопителя энергии и обшей шиной, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения надежности и расширения диапазона частоты, в него введены управляющая цепь, состоящая из последовательно соединенных диода, постоянного и переменного резисторов, конденсатора и динистора, параллельно которому в

обратном направлении подключен зашитный диод, соединенньп катодом со средр ним выводом переменного резистора, причем анод диода подключен к положительной шине источника питания, а объ

единенные выводы конденсатора и переменного резистора и положительная дополнительная шина питания подключены ко входу накопителя энергии, а управлякндий электрод зарядного управляемого вентиля подключен к катоду динистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 465730, кл. Н 03 К 7/02, 1975 (прототип).