Регулируемый источник пакетов униполярных высокочастотных импульсов /его варианты/

 

Регупируемь1Й источник пакетов униполярных высокочастотных импульсов, со: держащий пoдвд cFчeнныe к поиожительному входному выводу через входнойдроссель тиристорные моеibi со встречно-параллельными диодами и коммутирующими LC-цепями в диагоналях переменного тока и последовательную цепочку, состоящую из разделительного конденсатора и дроссе-ля , а такнсе цепь нагрузки, о т л и ч а ю . щ и и с я гам, что, с цепью расшире- ВИЯ функционаяьнзь1Х возможностей путем обеспечения работы источника во всех режимах от хшостого до короткого замыкания, он снабжен мостовым выпрймителем на диодах и дросселем, шунтирую-sg рщм диагональ переменного тока выпрямиО ) теля и включенным свободным ш гордом последовательной цепочки и катодmiMH группами тиристоров мостов, а цепь нагрузки включена в диагональ постоянно- 2 го тока выпрямителя, катодная группа диодов соединена с отрицательным входным выводом. 00 О5 ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ав св

3(5D Н 02 М 3/315

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ф <<<

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3427466/24-07 (25) 3428333/24-07 (22) 23.04,82 (46) 15.04.84. Бкщ, ¹ 14 (72 ) C.N.Êàöíåëüñoí и Н.А.Скрипко (73) Уфимский авиационный институт им, Орджоникидзе (53 ) 621.3 14,572 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Жю 300934, кл. Н 02 М 5/42, 1968.

2. Кацнельсон С,М., Аитов И.Л., Хотин Л.И.:"Регулируемые тиристорные инверторы повышенной частоты . - Труды

УАИ, вып, 39, Уфа, 1972, с.6, рис. l, 3, Кацнепьссн С.М., Гутин Л.И., Кисилева Л.Н., Охотников В,А., Шилов A.Ê

Мостовые тиристорные инверторы повы» шенной частоты с фазовым регулированием мощности. M., "Электричество, 1974, № 9, с. 61, рис, 1, (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ПА

КЕТОВ УНИПОЛЯРНЫХ ВЫСОКОЧАСТОТ»

НЫХ ИМПУЛЬСОВ (ЕГО ВАРИАН ПЫ ) ° (57) Регулируемый источник пакетов униполярных высокочастотных импульсов, содержащий подключенные к положительному входному выводу через входной: дроссель тиристорные мосты со встречно-параллельными диодами и коммутирующими

LC-цепями в диагоналях переменного тока и последовательную цепочку, состоящую из разделительного конденсатора и дроссв« ля, а также цепь нагрузки, î r л и ч а юш и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения работы источника во всех режимах от холостого x, îäà до короткого замыкания, он снабжен мостовым выпряФ мителем иа диодах и дросселем, шунтирую-@ шим диагональ переменного тока выпрямителя и включенным между свободным выводом последовательной цепочки и катодными группами тиристоров мостов, а цепь нагрузки включена в диагональ постоянно- Я

ro тока выпрямителя, катодная группа диодов соединена с отрицательным входным выводом.

1086

2, Регулируемый источник пакетав унипащрных высокочастотных импульсов, содержащий подключенные к паиожитель ному входному выводу через входной дроссеаь тиристорные мосты со встречно параллельными диодами и коммутирующими

4 Сцепями в диагоналях переменного тока и последоваидьную цепочку, состоящую из раздепительного конденсатора и дроссеня, а также цепь нагрузки, о тличаюшийся reM,÷òo,ñöånüþ расширения функциональных возможностей путем обеспечения работы источника во всех режимах от хппостого хода

Ф до короткого замыкания, он снабжен двумя диодами, конденсатором, дросселем, выпрямителем и выходным трансформатором, первичная обмотка которого эашунтирована конденсатором и включена между катодной группой тиристоров моста и свободным выводом последоватепьной цепочки и соединена через диоды с отрицательным входным выводом, причем диод, включенный последовательно суказанной цепочкой, эашунтирован дросселем, а цепь нагрузки подключена ко вторичной обмотке трансформатора через выпрями тель.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть применено дпя апектроэроэионной и электрохимической обработки металлов, Известен автономный последователь- 5 ный инвертор, выполненный по тиристорной мостовой схеме с встречно-параддепьиыми диодами, содержащий источник постоянного тока и нагрузку, вкпюченную через разденительный конденсатор и эа- 10 шитную индуктивность B одну из диагоналей моста, другая диагональ которого, образована коммутирующей LC-цепью (Ц и (2j

Недостатком известного устройства 35 является цротекание постоянного тока через нагрузку (межэлектродный промежуток во время паузы между пакетами) импульсов за счет энергии, накопленной во входном дросселе. 20

Наибопее близким к изобретению является преобразователь, содержаший подключенные к входным выводам через дроссель тиристорный мост и поспедова» тельную цепочку из дросселя, конденса- 25 тора и нагрузки 533 .

Недостатком этого инвертора является невозможность работы при хопостом ходе или больших сопротивпениях1 нагрузки . выше номинальных. 30

Целью. изобретения является расшире ние функциональных возможностей путем обеспечения надежности работы источни-, ка во .всех режимах от зопостого хода до корогкого замыкания.

Поставленная цель достигается тем, что регулируемый источник пакетов уни попярных высокочастотных импульсов, содержащий подкпюченные к папожитепь» ному входному изводу через входной дроссель тиристорные мосты со встречно-параллельными диодами и коммутируюшими (С-цепями в циагонапях перемен ного тока и поспедввательную цепочку, состоящую из разделительного конденсатора и дросселя, а также цепь нагрузки, снабжен мостовьш выпрямителем на диодах и дросселем, шунтируюшим диаго наль переменного тока выпрямителя и включенным между свободным выводом последовательной цепочки и катодными группами тиристоров мостов, а цепь нагрузки включена в диагональ постоянного така выпрямителя, катодная группа диодов которого соединена с отрицательным входным выводом, Во втором варианте регулируемый источник пакетов унипопярных высокочастотных. импульсов, содержащий подключенные к попожительному входному выводу через входной дроссепь тиристорные мосты со встречи > параллепьными диода» ми и коммутирующими С-цепями в диагоналях переменного тока и последо» ватепьную цепочку, состояшую из разде« лительного конденсатора и дросселя, а также цепь нагрузки, снабжен двумя диодами, конденсатором, дросселем, выпрямителем и выходным трансформаторам, первичная обмотка которого эашунтироsaaa конденсатором и включена межлу

651 9 4

3 108 катодной группой тиристоров моста и свободным выводом последовательной цепочки и соединена через диоды с отрицательным входным выводом, причем диод, включенный последовательно с ука эанной цепочкой, эашунтирован дроссе5 лем, а цепь нагрузки подключена к вторичной обмотке трансформатора через выпрями тель.

На фиг. 1 и 2 представлены варимсты схем регулируемого источника.

Схема источника (фиг. 1) состоит из входного дросселя 1, к концу которо° pD присоединены разделительный конденсатор 2 с последовательно включенным

15 дроссепем 3 и два параллельно включенных моста 4 и 5, выполненных на ти: ристорах 6-9 с встречно-параллельными диодами 10-13 и коммутирующей

1-С-цепью 14 и 15 в диагоналях, На20 груэка (межэлектродный промежуток)

16 включена (фиг. 1) в диагональ постоянного тока мостового выпрямите° ля, образованного диодами 17-20, а в

BpD диагональ переменного тока включен

25 дроссель 21, к концам которого присоедикени катодов группы тиристоров мостов

: 4 H 5 H цепь разделительного конденсатора 2 с дросселем 3, На фиг. 2 диод 22 зашунтиронан дросселем 23, а между анодами диодов 22 и 24 включена пер внчная обмотка нагрузочн ого трансформатора 25, параллельно которой включен конденсатор 26. К вторичной обмотке трансформатора 25 через выпрямитель на диодах 27 и 28 присоединена нагруз- М ка (межэлектродный промежуток) 16.

Регулируемый источник пакетов униполярных высокочастотных импульсов, изображенный на фиг, 1, работает следующим образом.

При включении тиристоров 6 и 9 моста 4 колебательный ток высокой частоты протекает через коммутирующую цепь

14 и 15, диод 20, межэлектродный про- . межуток 16, диод 18, дроссель 3 и 4> . конденсатор 2. Затем после выключения тиристоров 6 и 9 коммутирующий конденсатор 14, заряженный за предыдуший цикл до напряжения большего, чем нацря жеиие на конденсаторе 2, перезаряжаев» 50 ся, колебательный TOK меняет направле ние и течет через диоды 10 и 13, ком мутируюшую цепь 14 и 15, конденсатор

2, дроссель 3, диод 19, межэлектрод ный промежуток 16, диод 17. В обоих 55 рассмотренных интервалах ток течет че рез нагрузку в одном направлении. При работе тиристоров 7 и 8 и обратных диодсе 11 и 12 процесс протекает аналогично.. При параллельной работе мостов

4 и 5 через межэлектродный промежуток течет удвоенный ток каждого моста, Если же сдвигать по фазе между собой моменты включения тиристоров мостов 4 и 5, то суммарный ток, те» куший через межэлектродный промежуток

16, начинает уменьшаться и при сдвиге по фазе на 180 эл.град. становится равным нулю. Для того, чтобы при холостом. ходе избежать разрыва колебательной цепи или при черезмерно большом сопротивлении нагрузки избежать срыва колебаний в диагональ переменно

r o тока диодного моста включен дроссель 21 ° Тогда при холостом ходе колебательный ток замыкается через дроссель 21 и срыва инвертирования не происходит. Лля тдго, чтобы при рабочем процессе стабилизировать напряжение на нагрузке, его активное сопротивление дспжно быть больше ин,ссуктивного сопротивления дросселя 21 на высокой частоте хотя бы в два раза. Тогда напряжение на Happj3Ke понихсается всего на

12%, но зато резко повышается надежность работы источника унипопярных импульсов при любых режимах работы or холостого хода до короткого замыкания, что очень важно при электроэрозионной обработке металлов.

Во время паузы между пакетами импульсов ток через межэлектродный зазор не протекает. Постоянный ток, протекавший через дроссель 1 в интервале паузы между пакетами импульсов течет через конденсатор 2, заряжая его, дроссель 3, диоды 18 и 17 в источник постоянного тока, не протекая через межэлектродный промежуток 16. Кроме того, через нагрузку 15 протекают токи, текущие через тиристоры инвертора 6-9 и его обратные диоды 10-13, причем средние значения этих токов равны. Источник может работать при любом ч тном количестве инверторных мос ов, что позволяет получить практически любую мощность.

Регулируемый источник импульсов тока, изображенный на фиг. 2, работает следующим образом.

При включении тиристоров 6 и 9 одного из инверторных мостов, например 4, начинает протекать ксщебательный ток через конденсатор 14, дроссель 15, первичную обмотку трансформатора 25, параллельно ей цепь, состоящую иэ диода

24 и допсанительного дросселя 23.

5 1086

После перезаряда конденсатора 14, на пряхине на нем меняет полярность.

Затем он частично разряжается через диоды 11 н 12, конденсатор 2, дроссель

3 и первичную обмотку трансформатора

25. В результате через первичную обмот ку трансформатора 25 протекают две пааувопны колебательного тока. Постоянная составляющая тока, текущего через входной дроссень, проходит в источник !О постоянного тока через диод 24. Подав ряд конденсатора происходит через диод

22.Процесс аналогичен при работе тиристоров 7 и Я и диодов 1 1 и 12, Если оба моста работают в фазе, то через . 15 трансформатор 25 течет максимальный ток, равный сумме токов мостов 4 и 5, При сдвиге по фазе величина тока сни жается и при уже сдвига 180 эл.град. равна нулю. 20

Во время паузы между пакетами импульсов тиристорные мосты 4 и 5 выключаются схемой управпения, и постоянный ток, текущий по дроссепю 1, подэаряжая конденсатор 2, течет через диод 22, 25 минуя обмотку трансформатора 25, Во время генерировайия пакетов высокочастотных импульсов постоянная составля ошая тока входного дросселя 1 течет через тиристоры мостов 4 и 5 и затем через диод 24 опять, минуя трансформатор 25, Во время паузы конденсатор 2 заряжается постоянным током, текущим через дроссель 1, Позтому в интервале генерирования пакетов имцульсов конденсатор 2 должен частично разрядиться и отдать при этом такое же количество электричества, какое он получил при заряде его во вРемя паузы, так как а про- 4О тивном случае напряжение на нем непрерывно возрастало бы. В результате, кроме высокочастотного тока, протекающего через конаенсатор2 в интервале генерирования импульсов, через него протекает 45 низкочастотный ток, частота которого определяется частотой образования пауз между . пакетами. Этот низкочастотный ток во время паузы заряжает конденсатор 2 и равен току, текущему через дроссепь 1, 50 а в интервале генерирования импульсов этот ток имеет апериодический характер, 519 6 убывая по мере разряда конденсатора 2, но его среднее значение такие равно току, текущему через дроссель 1 ° Поэтому среднее значение тока, текущего через тиристоры и диоды моста 4 (5) за время генерирования пакета импульсов, не равно входному току, текущеМу через дроссель 1, а больше его в К раз, где К скважность, т.е. отношение перио да к длительности паузы. Например, если интервал паузы равен интервалу генерирования пакетов импульсов, то скважность К 2.

Поатому в атом случае ток, протекающий через мосты, состоит из высокочастотной переменной составляющей, среднее значение которой равно нулю, и постоянной составляющей, половина которой, равная току дросселя 1, протекает через диод 24 в источник постоянного тока, минуя обмотку трансформатора

25, а вторая псповина, имеющая апериодический характер, разветвляется, и часть этого тока течет через первичнуи обмотку трансформатора 25 и конден сатор 26, а часть - через диод 24 и дроссель 23. Индуктивность дросселя

23 выбирается такой величины, чтобы при высокой частоте его сопротивпение было больше приведенного к первичной обмотке сопротивления нагрузки, а при низкой частоте, равной частоте образования пауз между пакетами, его сопротивление было меньше сопротивпения нагрузки. Тогда ток высокой частоты в основном протекает через трансформатор 25 и нагрузку (межелектродный промежуток 16), а ток низкой частоты - через дополнительный дроссель 23. В результате через транс форматор 25 в основном течет переменный ток высокой частоты в интервалах генерирования пакетов импульсов, а в интервалах между пакетами тока нет.

Таким образом, применение дополнительных диодов 22 и 24 и допопнительного дросселя 23 позволяет получить на выходе ис точника пакеты унипонярных имцульсов без постоянной составляющей во время пауз между пакетами и незначительнкм искажением формы этих импульсов в самих пакетах.

108651 8

Составитель И Жеребина .

Редактор Л.Повхан Техред О.Неце Корректор А. Тяско

Заказ 2263/50 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113 03 5, Москва, Ж-З8, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4