Генератор импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для генерирования электрических импульсов с использованием элементов, аккумулирующих энергию и разряжаемых через нагрузку. Целью изобретения является повышение стабильности амплитуды напряжения при изменяющейся нагрузке. Указанная цель достигнута за счет выполнения блока стабилизации амплитуды , содержащего блок выборки хранения (8), источник эталонного напряжения (9), входами подключенные к соответствующим входам сумматора 10, который соединен с преобразователем напряжения длительность паузы (11), выход которого соединен через источник импульсов запуска (12) с входом управления тиристором 4, а вход блока выборки хранения соединен с нагрузкой контроля, подключенной к вторичной обмотке трансформатора 5. Первичная обмотка трансформатора включена между анодом тиристора (4) и первым входом накопительного двухполюсника (7), второй вывод которого соединен с общей шиной, а источник постоянного напряжения (1) выполнен управляемым , при этом вход управления соединен через блок импульсно-фазового управления (14) с выходом второго сумматора (13), первый вход которого соединен с отрицательным выводом блока 1 и через датчик тока с общей шиной второй вход второго сумматора соединен с выходом первого сумматора 1,а выход блока 1 соединен через зарядный дроссель с анодом тиристора , катод которого соединен с общей шиной 2 ил. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 03 К 3/53

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

+ . с!:3 Г !"

К

0 3 ,(л)

1,0 3.1) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4794573/21 (22) 26,12.89 (46) 15,09.92.. Бюл. ¹ 34 (71) Коммунарский горнометаллургический институт (72) В,С,Кодекин, Е,Е,Бизянов и В,И,Бойко (56) Авторское свидетельство СССР

¹413605,,кл. Н 03 К 3/53, 1971. (54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для генерирования электрических импульсов с использованием элементов, аккумулирующих энергию и разряжаемых через нагрузку. Целью изобретения является повышение стабильности амплитуды напряжения при изменяющейся нагрузке. Указанная цель достигнута за счет выполнения блока стабилизации амплитуды, содержащего блок выборки хранения (8), источник эталонного напряжения (9), входами подключенные к соответствующим входам сумматора 10, который соединен с

„,. Ы„„1762392 А1 преобразователем напряжения длительность паузы (11), выход которого соединен через источник импульсов запуска (12) с входом управления тиристором 4, а вход блока выборки хранения соединен с нагрузкой контроля, подключенной к вторичной обмотке трансформатора 5, Первичная обмотка трансформатора включена между анодом тиристора (4) и первым входом накопительного двухполюсника (7), второй вывод которого соединен с общей шиной, а источник постоянного напряжения (1) выполнен управляемым, при этом вход управления соединен через блок импульсно-фазового управления (14) с выходом второго сумматора (13), первый вход которого соединен с отрицательным выводом блока 1 и через датчик тока с общей шиной. второй вход второго сумматора соединен с выходом первого сумматора 1, а выход блока 1 соединен через зарядный дроссель с анодом тиристора, катод которого соединен с общей шиной.

2 ил, 1762392

20

35

50

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено к генерированию электрических импульсов с использованием элементов, аккумулирующих энергию и разряжаемых через нагрузку с помощью переключающих устройств, управляемых внешним сигналом, и может быть использовано для стимулирования пластической деформации металлов электрическим током.

Известен генератор импульсов, содержащий источник постоянного напряжения, зарядный дроссель, зарядный диод, тиристор, накопительный двухполюсник, импульсный трансформатор, нагрузку, источник импульсов запуска.

К недостаткам генератора можно отнести невозможность получения высокой частоты следования импульсов, а также невозможность работы на нагрузку, активное сопротивление которой изменяется во времени, Наиболее близким по технической сущности является импульсный модулятор, содержащий источники постоянного напряжения и импульсов запуска, зарядный дроссель с несколькими обмотками, зарядный диод, накопительный двухполюсник, коммутатор, нагрузку и устройство стабилизации амплитуды выходных импульсов, содержащее устройство импульсно-фазового управления, регулирующий элемент, источник опорного напряжения, а также датчик величины зарядного напряжения, содержащий пиковый детектор и эмиттерный повторитель, Кроме этого, в датчике величины зарядного напряжения вход пикового детектора через эммитерный повторитель и диод соединен с первой дополнительной обмоткой зарядного дросселя, а выход пикового детектора через резистор соединен с входом устройства импульсно-фазового управления, причем параллельно резистору через диод подключена вторая дополнительная . обмотка указанного дросселя, соединенная встречно по отношению к первой, Недостатком этого генератора являются невозможность работы на нагрузку, активное сопротивление которой изменяется во времени, излишнее рассеяние энергии на балластном резисторе.

Цель изобретения — повышение стабильности амплитуды импульсов при работе на активно-индуктивную нагрузку.

Поставленная цель достигается тем, что генератор импульсов содержит источник постоянного напряжения. выход которого соединен с первым выводом зарядного дросселя, накопительный двухполюсник, тиристор, катод которого соединен с общей шиной, а вход управления — с выходом блока стабилизации амплитуды, нагрузку, при этом в него введены импульсный трансформатор, блок импульсно-фазового управления, первый сумматор, вход управления источника постоянного напряжения, датчик тока, а блок стабилизации амплитуды содержит блок выборки-хранения, источник эталонного напряжения, второй сумматор, преобразователь напряжение-длительность паузы и источник импульсов запуска, при этом выходы блока выборки-хранения и источника эталонного напряжения через соединенные последовательно второй сумматор, преобразователь напряжение-длительность паузы и источник импульсов запуска подключены к выходу блока стабилизации амплитуды, выход преобразователя напряжение-длительность паузы соединен с первым входом блока выборки-хранения, второй вход которого является входом блока стабилизации амплитуды, подключенным к общему выводу активного сопротивления и индуктивного нагрузки, подключенной к вторичной обмотке импульсного трансформатора, второй вывод активного сопротивления нагрузки соединен с общей шиной, первичная обмотка импульсного трансформатора включена между выводом зарядного дросселя, соединенным с анодом тиристора, и входом накопительного двухполюсника, выход второго сумматора соединен с одним из входов первого сумматора, другой вход которого соединен с отрицательной шиной источника постоянного напряжения и через датчик тока 3 с общей шиной, выход первого сумматора через блок импульсно-фазового управления соединен с входом управления источника постоянного напряжения.

На фиг, 1 приведена принципиальная электрическая схема генератора импульсов; на фиг, 2 — временные диаграммы генератора.

Генератор импульсов содержит источник постоянного напряжения 1, датчик тока

2, зарядный дроссель 3, тиристор 4, импульсный трансформатор 5, нагрузку б, накопительный двухполюсник 7, устройство выборки-хранения 8, источник эталонного напряжения 9, сумматор 10, преобразователь напряжение-длительность паузы 11, источник импульсов запуска 12, второй сумматор 13, схему импульсно-фазового управления 14, К отрицательной выходной шине источника постоянного напряжения 1 подключен датчик тока 2, второй вывод которого соединен с общим проводом, а к положительной выходной шине — зарядный дроссель 3, вто1762392

25 (2) 30

0н = Un н/(н + pn) рой вывод которого соединен с анодом тиристора 4 и концом первичной обмотки импульсного трансформатора 5, причем катод тиристора 4 соединен с общим проводом, ко вторичной обмотке трансформатора 5 подключена заземленная нагрузка 6, а начало первичной обмотки импульсного трансформатора 5 присоединено ко входу накопительного двухполюсника 7, второй вход которого соединен с общим проводом, причем в точку соединения активного и индуктивного сопротивления нагрузки подключен вход устройства выборки-хранения

8, выход которого, а также выход источника эталонного напряжения 9 подключены ко входу первого сумматора 10, выход которого подключен ко входу преобразователя напряжение-длительность паузы 11, выход которого подключен ко входу источника импульсов запуска 12 и ко второму входу устройства выборки-хранения 8, при этом в точку соединения выхода сумматора 10 и входа преобразователя 11 подключен вход второго сумматора 13, второй вход которого подключен в точку соединения отрицательной выходной шины источника постоянного напряжения 1 и датчика тока 2, а выход— подключен ко входу схему импульсно-фазового управления 14, выход которого подключен ко входу источника постоянного напряжения 1, B связи с тем, что активное сопротивление нагрузки изменяется во времени, то обеспечить хорошее согласование нагрузки с накопительным двухполюсником невозможно. Поэтому для обеспечения надежного выключения тиристора 4 волновое сопротивление накопительного двухполюсника 7 выбирается больше, чем максимально возможное значение активной составляющей нагрузки 6, приведенной к первичной обмотке импульсного трансформатора 5.

В качестве первой индуктивности накопительного двухполюсника 7 выступает индуктивность нагрузки 6, приведенная к первичной обмотке импульсного трансформатора 5.

Известно, что при подключении заряженной формирующей линии к активной нагрузке напряжение распределяется между линией и нагрузкой пропорционально сопротивлению линии и сопротивлению нагрузки, т.е.: где UH — напряжение на активном сопротивлении нагрузки 6, В;

Uä — напряжение, до которого были заряжены конденсаторы линии (накопительного двухполюсника 7), В; рл — волновое сопротивление формирующей линии (накопительного двухполюсника 7), Ом.

Из формулы (1) видно, что при изменении Вн и неизменном напряжении заряда линии U< амплитуда импульса напряжения на нагрузке будет таже изменяться. Следовательно, для поддержания амплитуды импульса напряжения на нагрузке неизменным необходимо изменять напряжение заряда линии обратно пропорционально изменению сопротивления нагрузки, В устройстве реализован способ стабилизации амплитуды импульсов напряжения на нагрузке. Для обеспечения линейного заряда конденсаторов линии и исключения влияния на заряд индуктивности линии L< индуктивность зарядного реактора L> должна быть гораздо больше последней; Ls» Ln.

В этом случае напряжение на конденсаторах линии будет изменяться по закону:

Uc(T) = — (i (t)dt+ Ucp, Cï где U

Сл — суммарная емкость конденсаторов линии,Ф;

4 — ток заряда конденсаторов линии, А.

Из формулы (2) видно, что напряжение заряда конденсаторов линии можно регулировать двумя способами — изменя ток заряда или время заряда. Оба способ;реализованы в генераторе импульсов, Так как управляемый источник тока обладает малым быстродействием, а схема п реоб разо вателя напряжение-дл ител ьность паузы — высоким, регулирование тока заряда конденсаторов накопительного двухполюсника служит для отслеживания

"медленной" составляющей нагрузки, а регулирование времени заряда — "быстрой".

Это можно проследить на временных диаграммах.

Регулирование зарядного тока накопительного двухполюсника с помощью управляемого выпрямителя не обеспечивает необходимого быстродействия (изменить ток от нуля до максимального значения можно за время s = 1/f сети = 1/50 = 0,02 с, где f сети — частота питающей сети), что не обеспечивает необходимого качества обработки заготовки. Поэтому возникает необходимость повышения быстродействия

1762392 системы стабилизации импульсов на нагрузке введением дополнительного контура регулирования времени заряда накопительного двухполюсника.

Генератор импульсов работает следую- 5 щим образом.

Накопительный двухполюсник 7 заряжается от управляемого источника тока, состоящего из управляемого выпрямителя 1 и зарядного дросселя 3 в паузах между фор- 10 мированием выходных импульсов, При подаче питания сигнал задания для управляемого выпрямителя 1 имеет малое значение, поэтому накопительный двухполюсник

7 первоначально заряжается до небольшо- 15 го значения напряжения. При поступлении на тиристор 4 импульса от системы управления последний открывается, разряжая накопительный двухполюсник 7 на нагрузку 6.

Амплитуда импульса на активном сопротив- 20 лении нагрузки 6 измеряется устройством выборки-хранения 8, где и хранится до следующего импульса, Сигналы с выхода устройства выборки-хранения 8 и источника эталонного напряжения 9 поступают на 25 вход сумматора 10, с выхода которого разностный сигнал приходит на вход преобразователя напряжение-длительность паузы

11, который определяет длительность паузы между импульсами (время заряда накопи- 30 тельного двухполюсника 7).

С выхода преобразователя напряжение-длительность паузы 11 импульсы поступают на формирователь импульсов управления 12, Сигнал с выхода сумматора 35

10 поступает также на вход сумматора 13. куда также приходит и сигнал отрицательной обратной связи по току заряда с датчика тока 2. Разностный сигнал с выхода сумматора 13 поступает на вход схемы импуль- 40 сно-фазового управления 14, которая вырабатывает сигнал задания для управляемого выпрямителя 1.

Таким образом, в схеме генератора импульсов обеспечивается постоянство амп- 45 литуды выходных импульсов напряжения на нагрузке при изменении активной составляющей последней, причем среднее значение частоты следования выходных импульсов остается постоянным, 50

Кроме того, применение управляемого источника тока, регулирующего энергию, поступающую в накопительный двухполюсник, а также исключение из цепи заряд; диода позволяет повысить коэффициент по лезного действия устройства.

Формула изобретения

Генератор импульсов, содержащий источник постоянного напряжения, выход которого соединен с первым выводом зарядного дросселя, накопительный двухполюсник, тиристор, катод которого соединен с общей шиной, а вход управления — с выходом блока стабилизации амплитуды. нагрузку, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности амплитуды импульсов при работе на активно-индуктивную нагрузку, введены импульсный трансформатор, блок импульсно-фазового управления, первый сумматор, вход управления источника постоянного напряжения, датчик тока, а блок стабилизации амплитуды содержит блок выборки-хранения, источник эталонного напряжения, второй сумматор, преобразователь напряжение— длительность паузы и источник импульсов запуска, при этом выходы блока выборкихранения и источника эталонного напряжения через соединенные последовательно второй сумматор, преобразователь напряжение-длительность паузы и источник импульсов запуска подключены к выходу блока стабилизации амплитуды, выход преобразователя напряжение-длительность паузы соединен с первым входом блока выборки-хранения, второй вход которого является входом блока стабилизации амплитуды, подключенным к общему выводу активного сопротивления и индуктивной нагрузки, подключенной к вторичной обмотке импульсного трансформатора, второй вывод активного сопротивления нагрузки соединен с общей шиной, первичная обмотка импульсного трансформатора включена между выводом зарядного дросселя, соединенным с анодом тиристора, и входом накопительного двухполюсника. выход второго сумматора соединен с одним из входов первого сумматора, другой вход которого соединен с отрицательной шиной источника постоянного напряжения и через датчик тока с общей шиной, выход первого сумматора через блок импульсно-фазового управления соединен с входом управления источника постоянного напряжения.

17б2392. Г

1-Составитель В,Кодекин

Техред М,Моргентал Корректор Н,Ревская

Редактор

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

Заказ 3264 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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