Способ стабилизации параметров высоковольтных импульсов

Авторы патента:

Верещагин Николай Михайлович (RU)

Сережин Андрей Александрович (RU)

Круглов Сергей Александрович (RU)

Шатилов Сергей Германович (RU)

H03K3/55 - Импульсная техника (измерение импульсных характеристик G01R; механические счетчики с электрическим входом G06M; устройства для накопления /хранения/ информации вообще G11; устройства хранения и выборки информации в электрических аналоговых запоминающих устройствах G11C 27/02; конструкция переключателей для генерации импульсов путем замыкания и размыкания контактов, например с использованием подвижных магнитов, H01H; статическое преобразование электрической энергии H02M;генерирование колебаний с помощью схем, содержащих активные элементы, работающие в некоммутационном режиме, H03B; импульсная модуляция колебаний синусоидальной формы H03C;H04L ; схемы дискриминаторов с подсчетом импульсов H03D;

H01J17/58 - с более чем одним катодом или анодом

Владельцы патента RU 2549171:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" (RU)

Изобретение относится к газоразрядной технике, в частности к схемам генераторов высоковольтных импульсов с газоразрядным коммутатором тока и индуктивным накопителем энергии, и может быть использовано при создании генераторов высоковольтных импульсов со стабильными параметрами. Технический результат - стабилизация параметров генерируемых импульсов: амплитуды тока, амплитуды напряжения на нагрузке и длительности переднего фронта импульса напряжения. Предлагаемое изобретение отличается тем, что в схеме включения газоразрядного коммутирующего прибора, содержащей индуктивный накопитель энергии, газоразрядный прерыватель тока, схему управления, датчик контроля температуры, усилитель и регулятор напряжения, введена отрицательная обратная связь по напряжению накала водородного генератора газоразрядного коммутирующего прибора. 4 ил.

Способ стабилизации параметров высоковольтных импульсов

Изобретение относится к газоразрядной технике, в частности к генераторам высоковольтных импульсов с газоразрядным коммутатором тока и индуктивным накопителем энергии, и может быть использовано при создании генераторов высоковольтных импульсов со стабильными параметрами.

Известны генераторы высоковольтных импульсов на основе емкостного накопителя энергии [1]. В них формирование высоковольтного импульса напряжения осуществляется в момент подключения накопителя энергии (замыкания тока) к нагрузке. Напряжение на нагрузке равно напряжению накопителя.

Недостатком таких генераторов является наличие высоковольтных источников питания, что делает их громоздкими.

Известны генераторы высоковольтных импульсов на основе индуктивного накопителя энергии [1]. В них формирование высоковольтного импульса напряжения осуществляется в момент отключения накопителя энергии (размыкания тока) от источника питания. Напряжение на нагрузке определяется ЭДС самоиндукции. Для генераторов с индуктивным накопителем энергии требуются надежные размыкатели тока. Известны различные размыкатели тока: взрывающиеся проводники [1], полупроводниковые [2], газоразрядные, и др.

Недостатками этих генераторов являются: генераторы на основе индуктивного накопителя энергии с взрывающимися проводниками малогабаритны, но имеют одноразовый размыкатель тока и не надежны в работе; генераторы на основе индуктивного накопителя энергии с полупроводниковыми размыкателями требуют для своей работы применения генератора с емкостным накопителем энергии, что увеличивает их габариты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ формирования высоковольтных импульсов, основанный на эффекте самопроизвольного обрыва тока в тиратроне, включенного в качестве коммутатора в индуктивном накопителе энергии [3, 4]. Момент выключения определяется зарядом, переносимым через сетку во время работы коммутатора. Известно, что при заданной геометрии сеточного узла и фиксированном давлении газа в тиратроне, заряд, пересекающий поверхность сетки до момента обрыва, величина - постоянная и линейно зависит от давления водорода в приборе [5]. Параметры генерируемых импульсов определяются амплитудой тока в момент обрыва и длительностью его протекания через коммутатор.

Недостатком этого способа является следующее: во время работы газоразрядного коммутатора тока происходит его разогрев, что приводит к изменению давления водорода в приборе и, соответственно, дестабилизации параметров генерируемых импульсов: амплитуды тока, амплитуды напряжения на нагрузке и длительности переднего фронта импульса напряжения.

Основным техническим результатом предлагаемого изобретения является стабилизация параметров генерируемых импульсов: амплитуды тока, амплитуды напряжения на нагрузке и длительности переднего фронта импульса напряжения.

Сущность изобретения проиллюстрирована на:

Фиг. 1. Зависимости температуры фланцев электродов от времени работы коммутатора при потребляемой от источника мощности 530 Вт: 1 - фланец анода; 2 - фланец сетки; 3 - фланец катода;

Фиг. 2. Осциллограммы тока через прибор при различных температурах сеточного узла. 1 - 205°C, 2 - 278°C, t_пр - время протекания тока через прибор;

Фиг. 3. Изменение напряжения на водородном генераторе, необходимое для постоянства времени обрыва тока и его амплитуды в процессе разогрева коммутатора, при различной мощности, потребляемой от источника (× - 530 Вт, • - 260 Вт);

Фиг. 4. Схема введения обратной связи по напряжению накала водородного генератора. V - газоразрядный прерыватель тока, СУ - схема управления, ДКТ - датчик контроля температуры, У - усилитель, р.н. - регулятор напряжения.

Технический результат достигается введением отрицательной обратной связи по температуре фланца катода газоразрядного коммутатора тока на напряжение накала водородного генератора.

Исследования проводились с использованием тиратрона ТГИ2 500/20. Было установлено, что в процессе работы коммутатора происходит его разогрев (Фиг. 1). При увеличении температуры растет давление водорода в объеме прибора, что вызывает увеличение заряда, необходимого для обрыва тока, переносимого через сеточный узел. Величина заряда увеличивается пропорционально росту температуры. По этой причине обрыв тока возникает при большей его амплитуде и длительности протекания (Фиг. 2), что приводит к дестабилизации параметров генерируемых импульсов.

Экспериментально установлено, что для поддержания заряда, необходимого для обрыва тока, постоянным при увеличении температуры следует снижать напряжение накала водородного генератора (Фиг. 3).

Согласно полученным результатам, температура фланца сеточного узла и температура фланца катода изменяются по одинаковому закону (кривые 2 и 3 Фиг. 1). В связи с тем, что контролировать изменение температуры фланца катода проще, так как он заземлен, регулировать напряжение на водородном генераторе возможно согласно изменению температуры фланца катода.

Схема, поясняющая сущность предлагаемого способа стабилизации параметров высоковольтных импульсов, изображена на Фиг. 4. Датчик контроля температуры крепится к фланцу катода. Сигнал с него поступает на усилитель, а затем на регулятор напряжения, который устанавливает на электродах водородного генератора напряжение, которое поддерживает заряд, необходимый для обрыва тока, постоянным.

Источники информации

1. Месяц Г.А. Импульсная энергетика и электроника. - М.: Наука, 2004.

2. Рукин С.Н. ПТЭ, 1999 г., 4, с. 5.

3. Патент №2210180 C2, кл. H03K 3/53.

4. Верещагин Н.М., Круглов С.А. ПТЭ, 2002 г., 4, с. 82.

5. Круглов С.А. Диссертация, Рязань, РГРТА, 2002 г., с. 76.

Способ стабилизации параметров высоковольтных импульсов напряжения, заключающийся в подаче с конденсатора, подключенного к источнику питания, через накопительную индуктивность, параллельно которой подключена нагрузка, на анод газоразрядного коммутатора тока положительного напряжения и импульса положительной полярности на управляющую сетку, отличающийся тем, что давление газа в газоразрядном коммутаторе тока устанавливается путем подачи напряжения на водородный генератор от регулятора напряжения, управляемого усиленным сигналом отрицательной обратной связи с датчика, контролирующего температуру фланца катода.

Изобретение относится к устройствам заряда емкостных накопителей электрической энергии, широко используемых в импульсной технике, и может быть использовано для «медленного» заряда конденсатора емкостного накопителя электрической энергии от источника тока ограниченной мощности.

Многомодульный генератор высоковольтных импульсов мультитераваттной мощности // 2547235

Изобретение относится к средствам систем энергоснабжения установок для исследований в различных областях физики высоких плотностей энергии. Технический результат заключается в уменьшении разброса времени срабатывания модулей мультитераваттного генератора.

Мультивибратор // 2547215

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиотехнической и автомобильной промышленностях. Технический результат - обеспечение регулирования параметров выходного импульсного сигнала: скважности, частоты следования импульсов или длительности импульсов внешними сигналами.

Генератор импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью // 2546068

Изобретение относится к мощной импульсной энергетике, к устройствам для генерации мощных импульсов тока и может использоваться в источниках микроволнового излучения, лазерах, генераторах нейтронов.

Управляемое прецизионное регенеративное пороговое устройство // 2544783

Изобретение относится к импульсной электронике и может использоваться в прецизионных время-импульсных преобразователях и генераторах сигналов двухтактного интегрирования.

Двухступенчатый триггер // 2542575

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к бистабильным схемам с использованием в качестве активных элементов полевых транзисторов с внутренней положительной обратной связью, и может быть использовано в устройствах интерфейса ввода-вывода данных.

Магнитоэлектрическая машина // 2542322

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам с постоянными магнитами. Технический результат состоит в повышении к.п.д.

Способ цифровой генерации непрерывного случайного процесса произвольной длины // 2541904

Изобретение относится к способам создания широкополосных случайных сигналов с заданными собственными спектральными плотностями мощности при испытаниях аппаратуры на вибростойкость к воздействиям случайной вибрации.

Генератор непрерывных случайных сигналов произвольной длины // 2541897

Изобретение относится к области создания устройств для генерирования широкополосных случайных стационарных процессов с заданными собственными и взаимными спектральными плотностями мощности.

Триггер комплементарной металл-оксид-полупроводниковой структуры микросхемы // 2541894

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в элементах управления микропроцессорных КМОП микросхемах и элементах считывания запоминающих устройств.

Универсальный матричный индикатор // 170582

Ионная разрядная трубка // 18362

Способ учета стрелы провеса проводов трехфазной трехпроводной линии электропередачи при ее согласовании с электрической нагрузкой // 2551126

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение потерь электрической энергии. Согласование трехфазной трехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой достигается в результате выполнения определенных условий, которые посезонно могут изменяться в результате изменения первичных параметров трехфазной трехпроводной линии электропередачи, определяемых с учетом величины стрелы провеса каждого провода этой линии электропередачи. Посезонное изменение стрелы провеса каждого провода измеряется при помощи дальномеров. Согласование заключается в сопоставлении действительного и эталонного сопротивлений нагрузки, напряжений в конце линии или токов, поступающих в нагрузку. Исходные данные о напряжениях и токах в линии получают через устройства сопряжения или датчики, выполненные в виде трансформаторов напряжения и тока, спектроанализаторов, делителей напряжения или шунтов переменного тока. В результате обработки исходных данных в процессоре формируются управляющие сигналы для корректирующих органов, в качестве которых могут быть использованы устройства РПН силовых трансформаторов, автоматизированные технологические комплексы, накопители электроэнергии, источники активной мощности, такие как маломощные гидроэлектростанции или электростанции других типов. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Трансформаторный способ управления транзистором // 2551806

Изобретение относится к области управления транзистором и может использоваться в автоматике, телемеханике, робототехнике. Достигаемый технический результат - обеспечение надежной изоляции между управляющей и управляемой цепью. Трансформаторный способ управления транзистором характеризуется тем, что выходная силовая управляемая цепь транзистора гальванически развязывается по базе с управляющей слаботочной цепью трансформаторной связью вторичной обмоткой трансформатора, который может содержать или не содержать сердечник, при этом управляющая цепь имеет качер в качестве первичной обмотки трансформатора, который может иметь не зависимый от управляемой цепи источник питания. 2 ил.

Формирователь последовательности прямоугольных импульсов с изменяемой длительностью и интервалом // 2552179

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах радиоавтоматики и системах автоматического управления летательными аппаратами. Техническим результатом является формирование последовательности двух прямоугольных импульсов с возможностью изменения в широких пределах их длительности (от 100 мс до 150-200 с) и интервала между ними (от 4 с до 215 с). Устройство содержит четыре триггера Шмитта, источник колебаний произвольной формы, три переключателя на два положения, источник постоянного напряжения, два делителя напряжения, интегратор, перемножитель сигналов, два вычитающих устройства и суммирующее устройство. 2 ил., 1 табл.

Источник питания для станций безобмоточного размагничивания кораблей // 2552625

Изобретение относится к области размагничивания кораблей и может быть использовано для питания рабочих обмоток размагничивания с установкой на судах размагничивания и на береговых станциях размагничивания взамен используемых в настоящее время электромеханических систем. В основе изобретения лежит использование емкостного накопителя энергии и принцип широтно-импульсной модуляции для обеспечения повышенной точности поддержания заданных параметров импульсов размагничивания. Техническим результатом является снижение требований к мощности питающей сети, уменьшение массогабаритных характеристик, высокий КПД, простота обслуживания, бесшумность и повышение надежности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство для формирования импульсов тормозного излучения // 2553088

Изобретение относится к импульсной высоковольтной технике и может быть использовано в импульсном рентгеновском ускорителе прямого действия. Технический результат - формирование серии последовательности импульсов тормозного излучения с минимальным размером фокусного пятна для регистрации быстропротекающих процессов. Устройство для формирования импульсов тормозного излучения содержит генератор с индуктивным накопителем и электровзрывающимися последовательно соединенными проводниками разного диаметра, ускорительную трубку с вакуумным диодом с «обращенным» катодом, обостряющий разрядник, при этом диаметр di и длина li электровзрывающихся проводников 2 определяются по формулам: , где di - диаметр электровзрывающегося проводника; W - энергия, запасенная в генераторе; ρ - волновое сопротивление разрядного контура; , где li - длина последовательно включенных электровзрывающихся проводников; Si - площадь их поперечного сечения, γ - удельное электрическое сопротивление; ρ - волновое сопротивление разрядного контура; k≥0,03 - эмпирически определенный коэффициент пропорциональности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ управления зарядным устройством емкостного накопителя энергии с дозирующими конденсаторами // 2554926

Изобретение относится к способам управления зарядными устройствами накопительных конденсаторов и может быть использовано в электрофизических установках с емкостными накопителями энергии. Предложено в способе управления зарядными устройствами емкостного накопителя энергии на начальной стадии зарядки рабочую частоту изменять в функции текущего значения напряжения емкостного накопителя энергии, а на основной стадии выбирать ее величину исходя из требуемого максимального значения мощности на цикле зарядки. Способ позволяет получить технический результат - повысить надежность работы зарядных устройств с дозирующими конденсаторами, коэффициент использования первичного источника питания, а также сократить время зарядки. 4 ил.

Генератор импульсов на лавинном транзисторе с повышенными кпд и частотой следования импульсов (варианты) // 2557475

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных схемах различного назначения. Достигаемый технический результат - повышение надежности работы при возможности многократного повышения частоты импульсов. Генератор импульсов по первому варианту содержит накопительный конденсатор, диод, включенный встречно-параллельно переходу эмиттер-база лавинного транзистора, база которого соединена через ограничительный резистор с источником запирающего напряжения, зарядный дроссель, источник питания, при этом накопительный конденсатор подключен первым выводом к коллектору лавинного транзистора, а вторым выводом через нагрузку соединен с эмиттером лавинного транзистора и общим проводом. Генератор импульсов по второму варианту содержит накопительный конденсатор, ограничительный резистор, зарядный дроссель, один вывод которого подключен к источнику питания, а второй - к коллектору лавинного транзистора, управляющий транзистор, к коллектору которого подсоединен второй вывод ограничительного резистора, причем база управляющего транзистора через стабилитрон соединена с эмиттером лавинного транзистора, а через шунтирующий резистор - со своим эмиттером и общим проводом. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Малогабаритный широтно-импульсный модулятор, устойчивый к воздействию ионизирующим излучением // 2557479

Изобретение относится к средствам создания источников вторичного электропитания (ИВЭП) аппаратуры систем управления объектами ракетно-космической и авиационной техники, а также робототехническими комплексами. Технический результат заключается в повышении защиты к воздействию ионизационных излучений. В модуляторе высоковольтный выход блока питания соединен с входом питания параметрического формирователя выходных импульсов, на первый и второй входы блока усиления сигналов обратных связей подаются сигналы ошибки, формируемые соответствующей обратной связью источника питания. Блок питания состоит из блока переключения, блока управления, блока низковольтного питания, источника опорного напряжения, блока высоковольтного питания, а генератор пилообразных импульсов в свою очередь состоит из триггера, блока смещения, генератора постоянного тока, блока установки частоты. Причем генератор постоянного тока и триггер генератора пилообразных импульсов, а также генератор постоянного тока формирователя мертвого времени выполнены стойкими к воздействию ионизирующего излучения. 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

Генератор псевдослучайных последовательностей // 2557764

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, криптографического кодирования и передачи информации и может быть использовано для построения генераторов случайных последовательностей импульсов большой неповторяющейся длительности. Техническим результатом является обеспечение формирования неповторяющихся случайных последовательностей большой длины с характеристиками, определяемыми заданными программно кодами структуры выходной последовательности. Устройство содержит блок формирования тактовых импульсов, блок управления и настройки, блок генерации псевдослучайных последовательностей, блок программного задания структуры обратных связей и начального состояния блока генерации, блок программного задания кода структуры выходной последовательности, блок анализа структуры выходной последовательности, блок сравнения кодов. 2 ил.