Формирователь тока

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например , при питании обмоток плазменных установок . Цель изобретения-расширение функциональных возможностей за счет регулирования формы тока. Формирователь построен на основе источников 1 и 4 постоянного тока, коммутаторе 3, блоке 5 управления , управляемом разрядном элементом 8. Регулирование формы тока осуществляется в нагрузке 6, блок 5 управления может быть выполнен на основе таймера 16, генератор 17 управляющих напряжений, компаратор 18, генератора 19 меандров, формирователей 20 и 21 импульсов, усилителей 22 и 23, формирователя 24 пускового сигнала. 1 з,п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4739296/21 (22) 25,09.89 (46) 23.03.92. Бюл. N 11 (71) Институт кибернетики им.В,М.Глушкова (72) Г.Ф.Гусев (53) 621.373 (088,8) (56) Чуянов В.А, Инженерные проблемы установок токамак. Сб.статей — М, 1986, с,37. рис. 2.

Авторское свидетельство СССР

¹ 881188333366, кл. G 21 В 1/00, 1980, (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТОКА (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, напри Ж 1721797 А1 (я)з Н 03 К 3/53, G 21 В 1/00 мер, при питании обмоток плазменныхустановок. Lienü изобретения — расширение функциональных возможностей за счет регулирования формы тока. Формирователь построен на основе источников 1 и 4 постоянного тока, коммутаторе 3, блоке 5 управления, управляемом разрядном элементом

8. Регулирование формы тока осуществляется в нагрузке 6, блок 5 управления может быть выполнен на основе таймера 16, генератор 17 управляющих напряжений, компаратор 18, генератора 19 меандров, формирователей 20 и 21 импульсов, усилителей 22 и 23, формирователя 24 пускового сигнала. 1 з,п.ф-лы, 3 ил. 4

К) ! иь 4

О !

1721797

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, при питании обмоток плазменных установок, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет регулирования формы тока.

На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 — пример выполнения блока управления; на фиг.

3 — эпюры, поясняющие работу устройства.

Формирователь тока содержит первый источник 1 постоянного тока, положительная шина которого соединена с общей шиной устройства, отрицательная шина соединена с первой обкладкой первого конденсатора 2, которая через управляемый коммутатор 3 соединена с второй обкладкой первого конденсатора, второй источник 4 постоянного тока, управляющим входом соединенный с первым выходом блока 5 управления, второй выход которого соединен с управляющим входом управляемого коммутатора 3, третий выход — с управляющим входом источника 1 постоянного тока, первый вывод нагрузки 6 соединен с общей шиной устройства, реактор 7 и управляемый разрядный элемент 8, первый, второй, третий и четвертый управляющие входы которого соединены с четвертым, пятым. шестым и седьмым выходами блока управления, положительная шина управляемого разрядного элемента 8 соединена с второй обкладкой конденсатора 2, отрицательная шина — с первой обкладкой конденсатора 2, отрицательная шина второго источника 4 постоянного тока соединена с общей шиной устройства, положительная шина соединена через реактор 7 с второй обкладкой конденсатора 2 и со вторым выводом нагрузки

Управляемый разрядный элемент 8 содержит дроссель 9, резистор 10, второй конденсатор 11, первый 12, второй 13, третий

14, четвертый 15 управляемые вентили, управляющие электроды каждого из которых соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым управляющими входами управляемого разрядного элемента 8, Положительная шина последнего соединена с анодом управляемых вентилей 12 и 14, отрицательная шина — с катодом управляемых вентилей 13 и 15, Катод управляемого вентиля 12 соединен с анодом управляемого вентиля 13, а через последовательно соединенные дроссель 9 и второй конденсатор 11 — с катодом управляемого вентиля 14 и с анодом управляемого вентиля 15, параллельно конденсатору 11 включен резистор 10.

Блок 5 управления (фиг,2) может быть выполнен на основе таймера 16, генератора

17 управляющих напряжений, компаратора

18, генератора 19 меандров, формирователей 20 и 21 импульсов, усилителей 22 и 23 импульсов и формирователя 24 пускового сигнала с кнопкой "Пуск". Управляющие цепи источников 1 и 4 питания и коммутатора

3 подключены к генератору управляющих напряжений, а цепи управления вентилей

12, 15 и 14, 13 — к усилителям 22 и 23 соответственно, В качестве управляемого коммутутора 3 может быть применен механический размыкатель с электромагнитным или пневматическим приводом серийного производства для промышленной энергетики или специальной разработки для электрофизических установок.

Источники 1 и 4 питания могут быть выполнены на основе управляемых вентильных преобразователей серийной или специальной разработки, подключаемых к промышленной сети или к отдельным ударным генераторам с инерционными накопителями энергии. Могут быть применены машины постоянного тока с инерционными накопителями и с управляемым выходным напряжением, а также источники на основе емкостных накопителей энергии. Резистор

10 должен быть рассчитан на рассеяние значительных энергий за короткое время и снабжен охлаждающими устройствами.

Формирователи 20, 21 и 24 выполнены на интегральных логических схемах

К155ЛАЗ, ЛА7, а таймер, компаратор и генератор меандров — на интегральных компараторах КР597 СА2. Усилители 21 и 23 импульсов могут быть выполнены транзисторными с трансформаторной развязкой выходных цепей. Генератор 17 управляющих напряжений представляет собой программируемое устройство, выдающее на выходах напряжение управления источниками 1 и 4, коммутатором 3, и, кроме того, напряжение управления разрядного элемента. Форма управляющего напряжения разрядного элемента зависит от построения системы управления плазменным разрядом, включающей контур обратной связи (Uoc), которая может контролировать напряжение, ток на обмотке, напряжение на облоде тока, ток плазмы, их производные и т.д.

В случае контроля над напряжением на обмотке управляющее напряжение должно масштабно представлять требуемое напряжение на обмотке. B одном из возможных случаев это реализуется на интегральном коммутаторе К590 КН6, управляемом счетчиком импульсов этапного таймера Т и под1721797 ключающем к выходу поэтапно несколько опорных напряжений (фиг.2). В более совершенном виде генератор управляющих напряжений может представлять собой программируемую микропроцессорную систему с использованием сигналов с датчиков режима как управляемых элементов устройства питания плазменной установки, так и самого плазменного разряда, Формирователь тока работает следующим образом.

При замкнутом коммутаторе 3 с помощью источников 1 и 4 разгоняют ток в реакторе 7 и в нагрузке 6 в отрицательном направлении (фиг,Зв, а, б), создавая таким образом поток размагничивания и накапливая энергию. При этом напряжение источника 1 определяет ток в нагрузке 6, а суммарное напряжение источников 1 и 4— ток в реакторе 7. По достижении необходимых токов размыкают коммутатор 3. В результате коммутации тока из коммутатора 3 в конденсатор 2 последний заряжается, а к нагрузке 6 прикладывается напряжение, равное алгебраической сумме напряжений на конденсаторе 2 и источнике 1.

При превышении на нагрузке 6 напряжения поджига плазменного разряда -установки включают. в противоположных плечах моста управляемые вентили 12 и 15.

Происходит разряд конденсатора 2 импульсом тока по цепи; вентиль 12 — дроссель 9— конденсатор 11 и резистор 10 — вентиль 15, При этом конденсатор 11 в силу волновых свойств процесса заряжается до напряжения большего, чем напряжение на конденсаторе 2, а ток в дросселе и вентилях падает до нуля, и вентили закрываются, Напряжение на коммутирующем конденсаторе 11 постепенно снижается в силу разряда конденсатора через резистор 10. В результате разряда конденсатора 1 импульсом тока напряжение на нем понижается на относительную величину д = 2- . а в

С + С дальнейшем вновь растет под действием продолжающегося тока в цепи источника 1.

Здесь С вЂ” емкость конденсатора 2, а С,— емкость коммутирующего конденсатора 11, При новом превышении заданного уровня напряжения на обмотке включают вторую пару управляемых вентилей (13, 14).

Под действием суммы напряжения на конденсаторе 2 и оставшегося напряжения на конденсаторе 11 формируется второй импульс тока разряда конденсатора 2 по цепи; вентиль 14 — конденсатор 11 и резистор 10

- дроссель 9 — вентиль 13, Конденсатор 11 при этом перезаряжается до напряжения обратной полярности, которое алгебраически складываясь с напряжением конденсатора 2 обеспечивает снижение тока в вентилях до нуля и их выключение. Таким образом, включая по очереди пары вентилей 12,15 и 13,14 при превышении заданного напряжения на нагрузке 6, обеспечивают поддержание напряжения на нагрузке на уровне поджига до момента образования

10 плазменного контура, В дальнейшем увели15

55 чивая частоту разрядных импульсов тока снижают напряжение на конденсаторе тока, чтобы обеспечить требуемую программу напряжения на обмотке плазменной установки. Система управления плазменным разрядом может быть настроена и на регулирование тока в обмотке, напряжения на обходе тора, тока плазмы, их производных и т.д, Напряжение на обмотке установки (на.грузке 6) можно регулировать дополнительно и с помощью управляемого источника 1 тока вплоть до полного реверса напряжения на нем. На диаграммах, представленных на фиг. 3, для упрощения восприятия показан случай, когда напряжение на нагрузке (Us,io) регулируется только с помощью конденсаторного звена, а на источнике 1 остается постоянным.

Выработка управляющих воздействий производится блоком 5 управления. При нажатии кнопки "Пуск" по спадающему фронту сигнала запускается таймер 16, который генерирует положительный импульс заданной длительности управления разрядом, являющийся разрешающим сигналом для формирователей 20 и 21 импульсов включения вентилей и для генератора 17 управляющих напряжений, По переднему фронту этого импульса запускается генератор 17, таймер которого вырабатывает сигналы для формирователей управляющих напряжений работой источников 1 и 4, коммутатора 3, разрядным элементов 8 согласно программе, представленной на диаграмме фиг. 3. Управляющее напряжение разрядным элементом на входе компаратора 18 сравнивается с напряжением Uoc датчика обратной связи. При превышении напряжения с датчика контролируемого параметра над управляющим напряжением компаратор вырабатывает "нулевое" напряжение, разрешающее работу генератора 19 меандров. На двух выводах генератора 19 появляются противофазные меандры. По восходящим фронтам меандров по очереди срабатывают формирователи 20 и 21, которые через соответствующие усилители 22 и

23 также по очереди включают вентили 12.

15 и 13, 14.

1721797

Формула изобретения

1. Формирователь тока. содержащий первый источник постоянного тока, положительная шина которого соединена с общей шиной устройства, отрицательная шина соединена с первой обкладкой первого конденсатора, которая через управляемый коммутатор соединена с второй обкладкой первого конденсатора, второй источник постоянного тока, управляющим входом соединенный с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом управляемого коммутатора, третий выход — с управляющим входом первого источника постоянного тока, первый вывод нагрузки соединен с общей шиной устройства, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет регулирования формы тока, введены реактор и управляемый разрядный элемент, первый, второй, третий и чертвертый управляющие входы которого соединены с четвертым, пятым, шестым и седьмым выходами блока управления, положительная шина управляемого разрядного элемента соединена с второй обкладкой первого конденсатора, отрицательная шина — с первой обкладкой первого конденсатора, отрицательная шина второго источника постоянного тока соединена с общей шиной устройства, положительная шина соединена через реактор с

5 второй обкладкой первого конденсатора и с вторым выводом нагрузки.

2. Формирователь тока по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что управляемый разрядный элемент содержит дроссель, ре10 зистор, второй конденсатор, первый, второй, третий, четвертый управляемые вентили, управляющие электроды каждого из которых соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым уп15 равляющими входами управляемого разрядного элемента, положительная шина которого соединена с анодом первого и третьего управляемых вентилей, отрицательная шина — с катодом второго и четвер20 того управляемых вентилей, катод первого управляемого вентиля соединен с анодом второго управляемого вентиля, а через последовательно соединенные дроссель и второй конденсатор — с катодом третьего

25 управляемого вентиля и с анодом четвертого управляемого вентиля, параллельно второму конденсатору включен резистор.

1721797

45

Составитель А.Горбачев

Техред М,Моргентал Корректор M.Êó÷åðÿâàÿ

Редактор О.Хрипта

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 963 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5