Генератор импульсов тока Советский патент 1985 года по МПК H03K3/02 

Изобретение относится к импульсной технике. Генератор может быть использован для форми|)ования квазитреугольньк импульсов тока в индуктивных нагрузках, например электромагнитных индукционнйх ускорителей заряженных частиц. Известен генератор ю пульсов тока формирующий квазитреугольные импульсы тока в индуктивных нагрузках 1 . Основным элементом, с помощью ко .торого осуществляется искусственная ко№1утация, являетёя коммутирующий конденсатор, предварительно заряжен ный до максимального напряжения кон .-тура и в необходшшй момент времени . пoдкJпoчae в Iй с помощью тиристора коммутации параллельно силовому ти. ристору контура, вызьюая его запирание. Кроме этого, для перезаряда коммутирующего конденсатора необходимы дополнительные вентили и дроссели. В схеме генератора коммутирую щие конденсаторы перезаряжаются в промежутках между импульсами через вентили и дроссели. В устройстве 2 (прототип) накопительная конденсаторная батарея подклю чена к электромагниту через вентильны коммутирующий узел, представляющий м из управляемых и неуправляемых вентилей, с устройством коммутации. Устройство коммутации содержит последовательн цепочку из дросселя и диода, которая подключена первым выводом к катоду тиристора коммутации и через коммутирующий конденсатор к точке соединения катода основного тиристора с началом обмотки электромагнита, а вторым - к аноду другого тиристора коммутации и чере другой коммутирукнций конденсатор к точке соеднр ения другого основного тиристора с концом обмотки электромагнита. В этом устройстве коммутирующие Конденсаторы перезаряжаются через дроссель и диод в процессе генерирования импульсов. Недостатком данного генератора является двуполярный режим работы коммутирующих конденсаторов, , что приводит к уменьшению надежности всего устройства в целом, так как долговечность конденсаторов, ра ботающих в двуполярном режиме, мень ше, чем у конденсаторов, работающих в рднополярном режиме. Кроме этого. 692 генератор имеет относительно низкую частоту следования импульсов тока при сложной системе ввода энергии источника постоянного напряжения. Целью изобретения является повышение надежности генератора, увеличение частоты следования и упрощение генератора импульсов тока. Цель достигается тем, что в генераторе импульсов тока, содержащем источник постоянного напряжения, электромагнит с обмоткой возбуждения. выводы которой подключены к смежным плечам моста, образованных основными и коммутируюи ими НС торами, к другим смежным плечам моста подсоединена накопительная конденсаторная батарея, коммутирующие диоды и коммутирующие конденсаторы, коммутирующие конденсаторы включены параллельно коммутирующим диодам, включенным ocлeдqвaтeльнo и согласно с коммутирующими тиристорами, параллельно обмотке возбуждения электромагнита подключены последовательно вклю(енные тиристоры ввода и зарядный дроссель, причем анод тиристора ввода подключен к точке соединения одного из концов обмотки возбуждения электромагнита, анода основного тиристора и анода коммутирующего диода. Источник постоянного напряжения подключен через дополнительный тиристор ввода к точкам соединения коммутирующих тирис- торов с коммутирующими диодами. На фиг.1 представлена принципиальная схема генератора импульсов тока на фиг.2 - эпюры напряжений и токов на элементах генератора. Генератор импульсов тока содержит накопительную конденсаторную батарею 1, электромагнит 2 с обмоткой возбуждения, первый и второй основные тиристоры 3 и 4, первый коммутирующий тиристор 5, первый,коммутиР5ТОЩИЙ конденсатор 6, первый диод 7, второй коммутирующий тиристор 8, второй коммутирующий конденсатор 9, второй диод 10, источник 11 постоянного напряжения, тиристор 12 ввода, дополнительный тиристор 13 ввода, зарядный дроссель 14. На фиг. 2 позиция 15 - ток в обмотке электромагнита, 16 - напряжение на обмотке электромагнита, 17 - напряжение на накопительной конденсаторной батарее, 18 - напряжение на первом коммутирующем конденсаторе, 19 - напряжение на втором коммутирующем конденсаторе. В исходном состоянии накопительная конденсаторная батарея 1 и коммутирующие конденсаторы 6 и 9 заряжены до требуемого напряжения с полярностью, указанной на фиг.1. С при ходом управляющих импульсов (момент времени to на фиг.2) на основные тиристоры 3 и 4 начинается колебательный разряд накопительной конденсаторной батареи на обмотку возбуждения электромагнита. При этом форми руется фронт импульса тока. В момент времени t (см. фиг.2) посту пает запускающий импульс на первый коммутирующий тиристор 5 и он открывается, так как напряжение на коммутирующем конденсаторе в это врем;я больше, чем напряжение на накопитель ной конденсаторной батарее. С этого момента времени к основному тиристору 4 прикладьшается обратное напряжение. Ток обмотки электромагнита 2 с момента времени t (см.фиг,2) протекает по следующему моменту обмотка электромагнита 2 - коммутирующий конденсатор 6 - коммутирующий ти ристор 5 - основной тиристор 3. - обмотка . электромагнита,2. Основной тиристор 4 обесточивается и под действием обратного напряжения выключа- ется. Ток обмотки электромагнита, протекая через коммутирующий конденсатор, разряжает его. В момент времени t (см. фиг.2) после выключения основного тиристора 4 поступает запускающий импульс на второй ком мутирующий 8 тиристор. Напряжение второго коммутирующего конденсатора 9 прикладывается в обратном направлении к основному тиристору 3, Ток обмотки электромагнита 2с это ,го момента времени протекает по следующему контуру: обмотка электромагнита 2 - коммутирующий конденсатор 6 - коммутирующий тиристор 5 - накопительная конденсаторная батарея t тиристор 8 - коммутирующий конденсатор 9 - обмотка электромагнита 2. Основной тиристор 3 обесточивается . . и под действием обратного напряжения выключается. При разряде коммутирующих конденсаторов до нулевого напряжения открьшаются диоды 7и 10 и щунтирутот коммутирующие конденсаторы, исключая их перезаряд. С момента времени t по f энергия магнитного поля обмотки электромагнита переходит в накопительную конденсаторную батарею 1. В это время формн-руется срез импульса тока 15 (фиг.2). Время заряда коммутирующих конденсаторов через обмотку электромагнитасравнимо с длительностью импульса тока. Это приводит к ограничению предельной частоты следования йм-г пульсов тока, так как заряд коммутирующих конденсаторов происходит через достаточно большую индуктивность электромагнита 2. Для уменьшения времени заряда (соответственно увеличению частоты следования импульсов тока) коммутирующих конденсаторов введены зарядный дроссель 14 и тиркстор 12 ввода. В паузе меящу импульсами тока поступают запускающие импульсы на тиристор 12 ввода и дополнительг ный тиристор ввода 13 и кс 1мутирующие конденсаторы 6 и 9 заряжаются через параллельно включенные обмотку электромагнита 2 и зарядный дроссель 14 от источника постоянного напряжения ,11. Таким образом, описаннь } генератор импульсов тока по сравнению с известными более надежен в работе, имеет увеличенную частоту следования импульсов тока и более простую схему ввода энергии.

t,i,t3

1. ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОК содержащий источник постоянного напряжения, электромагнит с обмоткой возбуждения, выводы которой подключены к двум смежным плечам моста, образованным основными и коммутирующими тиристорами, к двум другим смежным плечам моста прдсоединена накопительная конденсаторная батарея, а также коммутируюп; ИБЛйо - щие конденсаторы и диоды, отличающийся тем,.что, с целью повьшения надежности, увеличения частоты следования и упрощения, коммутирующие конденсаторы включены параллельно коммутирующим диодам, включенным последовательно и согласно с коммутирующими тиристорами, а параллельно обмотке возбуждения электромагнита подключены последовательно соединенные тиристор ввода и зарядный дроссель, причем анод тиристора ввода подключен к точке соединения одного из концов обмотки возбуждения электромагнита, анода основного тиристора и анода коммутирующего диода. 2. Генератор по п.1, о т л.и чающийся тем, что источник постоянного напряжения подключен через дополнительный тиристор ввода к точкам соединения коммутирующих тиристоров с коммутирующими диодами.