Формирователь пакетов высокочастотных импульсов тока Советский патент 1982 года по МПК H02M9/02 B23P1/02 

(З) ФОРМИРОВАТЕЛЬ J1AKETOB ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ИМПУЛЬСОВ ТОКА

1

Изобретение относится к преобра- зовательной технике и может быть применено в импульсных источниках питания для электроэрозйонной и электрохимической обработки металлов.

Известен автономный последовательный инвертор, содержащий инверторный мост с встречно-параллельными диодам и коммутирующей LC-цепью в диагонали, связанный с входными выводами через входной дроссель. Нагрузка инвертора включена в диагональ Т1ОСТОЯННОГО тока моста через разделительный конденсатор и защитный дроссель 1}.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является генератор серии униполярных высокочастотных импульсов тока, содержащий источник постоянного тока через входной дроссель. Выходные выводы для подключения нагрузки присоединены к инвертору через разделительный конденсатор и защитную индукг

тивность. /Для получения униполярных импульсов тока значительной амплитуды нагрузка этого генератора может быть включена в параллельный колебательный контур через трансформатор 5 и выпрямитель L 2j.

НедобЗ атком этого устройства является то, что при образовании пауз и большой скважности пакетов импульсов, когда инверторный мост не ра10ботает, разделительный конденсатор заряжается током, протекающим через входной дроссель, до напряжения более высокого, чем напряжение источника постоянного тока. При больших амплиtsтудах импульсов тока в пакете разделительный конденсатор .сильно разряжается, так как входной дроссель не успевает его подпитывать. В результате высокочастотные импульсы тока в

20 пакете бь1стро снижаются, по амплитуде, что неприемлемо при импульсной электрохимической обр,аботке. Для того., чтобы удержать амплитуду токов В пакете высЬкочастотных импульсов постбянной, необходима большая,емкость высокочастотных разделительных конденсаторов, что практически неприемлемОо Цель изобретения - получение формы огибающей пакетов униполярных высокочастотных импульсов тока, близ кой к прямоугольной. Поставленная цель достигается тем, что фop мpoвaтeль пакетов высокочастотных импульсов тока,,содержащий преобразовательный мост на зашунтированных обратными диодами тиристорах с коммутирующим LC-контуром в диагонали переменного тоКа, подклю ченный к положительному входному выводу и связанный с анодным выводом постоянного тока моста входной дроссель, последовательную цепь из разде лительного конденсатора и защитного дросселя, один вывод которой подключен к анодному выводу постоянного то моста, а другой связан с катодным выводом постоянного тока моста через первичную обмотку выходного трансформатора, соединенные последователь но конденсатор и зашунтированный. обратным диодом тиристор, подключенные параллельно первичТиой обмотке выходного трансформатора, вторичная обмотка которого связана с выходными выводами- через выпрямитель, приче катодный вывод постоянного тока моста соединен с отрицательным входным выводом, снабжен дополнительными кон денсатором и дросселем, а также тремя дополнительными тиристорами, причем первый дополнительный тиристор входны включен последовательно между анодным выводом постояндросселем и ного тока моста, второй - последовательно с дополнительным конденсаторо между входным дросселем и катодным выводом постоянного тока моста, а третий - последовательнр с дополнительным дросселем между общей точкой второго дополнительного тиристора и дополнительного конденсатора и ано ным выводом постоянного тока моста. На фиг. 1 приведена схема формирователя; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. К источнику питания 1 через входной дроссель 2 подключен инверторный мост 3, образованный тиристорами -7J встречно-параллельными диодами 8-11. и коммутирую1цей цепью, состоящей из дросселя 12 и конденсатора 9 4 13. Нагрузочный колебательный контур 1, состоящий из трансформатора 15, и конденсатора 1б, присоединенного параллельно первичной обмотке трансформатора через тиристор 17 и встречно-параллельный диод 18, подключен параллельно инверторному мосту 3 через разделительный конденсатор 19 и защитный дроссель 20. Нагрузка 21 включена во вторичную обмотку понижаю1цего трансформатора. 15 через диоды 22, 23 по двухполуперирдной схеме выпрямления. Формирующий колебательный контур 2k, состоящий из конденсатора 25 и дросселя 26, присоединен через сбрасывающий тиристор 27 к анодной группе тиристоров инверторного моста 3 Общая точка конденсатора 25 и дросселя 26 присоединена через заряжающий тиристор 28 к концу входного дросселя 2, который через питающий тиристор 29 подключен к инверторному мосту 3. На фиг. 2 изображены осциллограммы напряжения U на разделительном конденсаторе 13, напряжения конденсаторе 25 формирующего контура 2, тока 2(,, текущего через дроссель 26 и тиристор 27 во время паузы между пакетами импульсов и тока 12, протекающего через нагрузку. При включении тиристоров инверторного моста 3 по контуру, образованному элементами 3, 1 19, 20, протекает колебательный ток, частота которого соответствует резонансной частоте колебательного контура 1, состоящего из конденсатора 16, тиристора 17, диода 18, первичной обмотки трансформатора 15, вторичной его обмотки, диодов 22, 23 и нагрузки 21. В этом контуре возбуждаются незатухающие колебания, которые в цепи нагрузки преобразуются в униполярные импульсы при помощи диодов 22, 23. . В момент образования паузы между серияж высокочастотных импульсов тока снимаются управляющие импульсы с тиристоров +-7 и с тиристора 17. Когда ток в цепи нагрузки прекращается, конденсатор 15 колебательного контура остается заряженным до следуюи ей серии импульсов, которая начинается при подаче управляющих импульсов на тиристоры k-J инвертора и тиристор 17 колебательного контура. Новая серия униполярных импульсов, тока сразу начинается номинальной амплитудой благодаря заряженному состоянию конденсатора 16, что-обес печивает высокую начальную, крутизну импульсов, независимо от длитель ности паузы. Так как при Достаточной индуктив ности дросселя 2 постоянный ток, протекающий в его цепи, во время па уз между пакетами импульсов не может исчезнуть, то происходит заряд разделительного конденсатора 19. При большой скважности пакетов и большой амплитуде тока в пакетах, учитывая сравнительно низкое напряжение, которое используется при эле троэрозии и электрохимии, величина емкости разделительного конденсатора 19, работающего на высокой часто те, получается чрезвычайно большой и практически не может быть реализо вана. . В момент образования паузы и выключения всех тири.сторов инвертора включается тиристор 28, тогда тирис тор 29 гаснет, так как напряжение на конденсаторе 25 в этот момент ме ше, чем напряжение источника постоя ного тока, и ток дросселя 2 начнет заряжать конденсатор 25 до окончани паузы. Конденсатор 25 может заряжат ся до напряжения значительно больше го, чем напряжение источника постоя ного тока 1. Запас его энергии проп ционален квадрату напряжения. В момент окончания паузы включаются тиристоры 27 и 29, тиристор 28 гаснет ток питаю1цего дросселя переводится на питание инвертора 3 и разделительного конденсатора 19. Одновреме но происходит колебательный разряд конденсатора 25 через дроссель 2б и тиристор 27 на разделительный конденсатор 19, что обеспечивает его подпитку за счет энергии, запасенной в конденсаторе 25. При этом амплитуды высокочастотных импульсов тока, образующих пакет, не снижаются. Величина индуктивности дросселя 26 выбирается такой, чтобы колебательный разряд или перезаряд конденсатора 25 успел завершиться в те чение длительности пакета. Конденсатор 25 работает на пониженной частоте, равной частоте следования пакетов импульсов, поэтому в качестве их во многих случаях мож но использовать косинусные конденса торы, имеющие большие емкости. Осциллограммы, приведенные на фиг. 2, иллюстрируют работу этого устройства. Во время паузы ток, протекавший через дроссель 2, заряжает конденсатор 25 до напряжения значительно большего U(,(. Когда появляется пакет импульсов тока и конденсатор 19 должен .разряжаться, происходит переключение конденсатора 25 И он через дроссель 26 начинает подзаряжать конденсатор 19 током i . В результате напряжение IJ. не падает , а импульсы тока нагрузки получаются почти постоянными по амплитуде. Применение формирователя пакетов импульсного тока повзоляет получить огибающую пакетов высокочастотных импульсов близкой по своей форме к прямоугольной при амплитудах этих импульсов в несколько тысяч ампер. Формирователь пакетов высокочастотных импульсов тока может быть использован и в других импульсных источниках питания, имеющих на входе дроссель с большой индуктивностью. «Ьормула изобретения Формирователь пакетов высокочастотных импульсов тока, содержащий преобразовательный мост на зашунтированиых обратными дисдауи тиристорах с коммутирующим LC-контуром в диагонали переменного тока, подключенный к положительному входному выводу, и связанный с анодным выводом постоянного тока моста входной дроссель последовательную цепь из разделительного конденсатора и защитного дросселя, один вывод которой подключен к анодному выводу постоянного тока моста, а другой связан с катодным выводом постоянного тока моста через первичную обмотку выходного трансформатора, соединенные последовательно конденсатор и зашунтированный обратным диодом тиристор, подключенные параллельно первичной обмотке выходного трансформатора, вторичная обмотка которого связана с выходными выводами через выпрямитель, причем катодный вывод постоянного тока моста соединен с отрицательным входным выводом, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы кривой огибающей пакета импульсов тока путем использова 1я энергии, накопленной во входном дросселе, он снабжен дополнительными конденсатором и дросселем, а также тремя- дополнительными тиристорами, причем первый дополнительный тиристор включен последовательно между входным дросселем и анодным выводом постоянного тока моста, второй - последовательно с дополнительным конденсатором между входным дросселем и катодным выводом постоянного тока моста, а третий - последовательно с дополнительным дросселем между общей точкой второго дополнительного тиристора и дополнительного конденсатора и анодным выводом постоянного тока моста.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2,Авторское свидетельство СССР по заявке № 2809766, ко. Н 02 М7/515 ,1979. i« i sjl