Тиристорный генератор импульсов Советский патент 1982 года по МПК H02M9/02 B23P1/02 

(Si) ТИРИСТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ

1

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для электрофизической обработки металлов.

Известен тиристорный генератор импульсов для электрофизической обработки металлов инверторного типа, выполненный на основе тиристорных прерывателей постоянного тока Cl.

Известен тиристорный генератор униполярных импульсов тока, содержащий зарядный тиристор, накопительный конденсатор и разделительный диод, соединенные последовательно и включенные между первыми входным и выходным выводами, причем общая точка зарядного тиристора и накопительного конденсатора связана с первым Iвыходным выводом через разрядный тиристор, а к общей точке накопительного конденсатора и разделительного диода подключен первый вывод обратного диода, второй вывод кото- ,

рого связан со вторым входным и вых ходным выводами. К общей точке зарядного тиристора и накопительного конденсатора подключен первый вывод дополнительного обратного диода, причем вторые выводы обоих обратных диодов связаны через дроссель со вторыж входными и выходными выводами 2. Однако этот генератор в каждой

to своей ячейке дает импульсы неодинаковой амплитуды и для получения суммарного импульса прямоугольной формы необходимо число ячеек равное четырем или кратное четырем. Кроме то

15 го, каждый тиристор работает в этом генераторе только одну четверть цикла работы ячейки и зарядные тиристоры загружены по току меньше, чем разрядные, что снижает эффективность

20 использования тиристоров.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является генератор импульсов, в котором пре395образовательная ячейка содержит зарядный и разрядный тиристоры, два встречных диода и коммутирующий конденсатор. Этот генератор позволяет получить в цепи нагрузки одиночные импульсы тока ак при заряде, так и при разряде коммутирующего конденсатора 3. Однако он не позволяет получить непрерывнее своей совокупности прямоугольные импульсы тока, необходимые для импульсной электрофизической обработки металлов. При уменьг шении сопротивления нагрузки амплитуда тока импульса этого генератора возрастает и для запдиты его от сверх токов и от повреждения при коротких замыканиях необходима установка балластных резисторов, что существенно снижает его КПД, Цель изобретения - ограничение то ка и повышение КПД, Поставленная цель достигается тем что в тиристорном генераторе импульсов, выполненном в виде преобразовательных ячеек, связанн4|х со виодными зьшодами через индуктивно-емкостные фильтры, причем каждая ячейка содержит зарядный тиристор, разрядный тиристорJ первый встречный диод и второй встречный диод, соединенные послядоеательно и подключенные к фильтра, общая точка зарядного и разрядного тиристоров связана с об щей точкой встречных диодов через коммутирущий конденсатор, а общая точка разрядного тиристора и первого встречного диода связана с выходным выводом, в каждую ячейкз введены коммутирующий и насыщакхцийся дроссели, причем коммутирующий дроссель включен между общей точкой разрядного тиристора и первого встречного диода и выходным выводом, а насыща«ядийся дроссель - последовательно с конмутирущим конденсатором; На фиг. 1 изображена принципиальная схема генератора серий импульсов в трехячейковом исполнении; на фиг,2 временные диаграммы токов каждой яче ю-1 и тока нагрузки. Генератор состоит из источника 1 постоянного тока и нескольких иден тичных ячеек, подключенных кобщей нагрузке 2, Каждая ячейка содержит входной дроссель 3 с конденсатором ультра k и соединенные последовательно зарядный тиристор 5, разрядный тиристор 6 и встречные зарядный ДИОД 7 и разрядный диод 8. Между точками соединения тиристоров между собой и диодов между собой включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных коммутирукхцего конденсатора 9 и насыщающегося дросселя 10. Между Гочкой соединения катодов тиристора 6 и диода 7 и выходным выводом нагрузки .2 включен коммутирующий дроссель It. Генератор работает следующим образом. Перед включением тиристоров инвертора конденсаторы фильтра заряжены. Тогда при включении тиристора 5 начинается колебательный заряд конденсатора 9, при этом ток течет через тиристор 5, конденоатор 9, насыщающийся дроссель 10, диод 7, дроссель 11, нагрузку 2, и конденсатор фильтра 4. Этот ток будет колеба- тельным, 9flnai o когда конденсатор 9 зарядится до напряжения, равного напряжению источника постоянного.тока, включается диод 8, заряд конденсатора 9 прекращается, тиристор 5 гаснет, а запас энергии, накопленный в магнитном поле дросселя 11, ток в котором в момент погасания тиристора 5 не равен нулю, а имеет еще значительную величину, будет равходоваться при дальнейшем протекании тока дросселя 11 через нагрузку 2, диод 8 и диод . За время протека-, ния тока по указанному контуру тиристор 5 успевает восстановить свою управляемрсть. После погасания тиристора S на нем остается небольшое отрицательное напряжение, обусловленное тем, что в цепи конденсатора 9 имеется насыщающийся дроссель 10 очень малой индуктивности по сравнению с индуктивностью дросселя 1,1, что немного затягивает погасание тиристора 5 и конденсатор 9 успевает зарядиться до напряжения на 510 выше, чем напряжение источника постоянного тока. После того, как ток в цепи нагрузки 2 становится равным нулю и энергЧ1я магнитного поЛя а дросселе 11 израсходуется, включается разрядный тиристор 6, и конденсатор 9 начинает разряжаться. При этом ток течет через тиристор 6, дроссель 11, нагрузку 2, диод 8 и насыщающийся дроссель 10. Направление тока в нагрузке 2 остается таким же, которое было при заряде конденсатора 9. В момент времени, когда конденсатор 9 разряжается до нуля включается диод 7 и также, как в пре дыдущем случае, тиристор 6 включается, а ток продолжает протекать через дроссель 11, нагрузку 2, диод 8 и диод,7. За это время тиристор 6 успевает восстановить свою управляемость, так как на нем будет сохраняться небольшое отрицательное напряжение, составляющее от напряжения источника постоянного тока Это напряжение обусловлено действием насыщающегося дросселя, который задерживает выключение тиристора 6, и конденсат:ор 9 в процессе разряда успевает незначительно перезарядиться. В результате полного цикла работы одной ячейки в цепи нагрузки получаю два следующих один за другим униполярных импульса тока равной амрлитуды (фиг. 2). Вторая и третья ячейки работают аналогично, но моменты включения их тиристоров по отношению к первой ячейке и между собой сдвинуты по фазе на равные интервалы времени, что позволяет сформулировать суммарный прямоугольный импульс тока стабильной амплитуды и регулируемой длитель мости (фиг. 2). Получение прямоугольных периодических импульсов с регулируемой длительностью и регулируемой скважность осуществляется схемой управления, снимающей и подающей управляющие им пульсы на тиристоры генератора. Предлагаемая схема тиристорного генератора серий импульсов тока позволяет более эффективно использоват вентили, так как избыточная энергия, запасаемая в реактивных элементах схемы не возвращается обратно источнику постоянного тока через обратные диоды, а полностью расходуется в нагрузке, что существенно повьшаег КПД генератору. Кроме того, высокоча стотные импульсы тока; генерируемые каждой ячейкой при работе зарядного и разрядного тиристоров одинаковы по амплитуде и следуют один за другим, так, что даже при одной ячейке можно получить непрерывную серию одинаковых импульсов. Применение двух, трех и более ячеек позволяет получить мощные импульсы тока прямоугольной формы регулируемой длительности и стабипьной амплитуды. Формула изобретения Тиристорный генератор импульсов, выполненный в виде преобразовательных ячеек, связанных с входными выводами через индуктивно-емкостные фильтры, причем каждая ячейка содержит зарядный тиристор, разрядный тиристор, первый встречный диод и второй встречный диод, соединенные последовательно и подключенные к выходу фильтра, общая точка зарядного и разрядного тиристоров связана с общей точкой встречных диодов через, коммутирующий конденсатор, а общая точка разрядного тиристора и первого встречного диода связана с выходным выводом, отличающийся тем, что, с целью ограничения тока и повышения КПД, в каждую ячейку введены коммутирующий и насыщающийся дроссели, причем коммутирующий дроссель включен между общей точкой разрядного тиристора и первого встречного диода и выходным выводом, а насыщающийся дроссель - последовательно с коммутирующим конденсатором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1, Авторское свидетельство СССР № 729785, кл. Н 02. М 7/515, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР №.(, кл. Н РЗ К 3/335, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР № it62688, кл. В 23 Р 1/02, 197.