Устройство для формирования сильноточных стабилизированных импульсов прямоугольной формы

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<111750713 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 081076 (21) 2409782/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23,0780.Бюллетень Мо 27

Дата опубликования описания 230780 (51) М. Кл.

Н 03 К 5/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК б 21. 373 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. Д. Омельченко, В. Д. Казаков и С. В. Каленов (71) Заявитель

Объединенный институт ядерных исследо аний (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИЛЬНОТОЧНЫХ

СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ ИМПУЛЬСОВ

ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ФОРМЫ

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено, в частности, для применения в качестве источника питания малоиндуктивных электромагнитных элементов, используемых в экспериментальной физике.

Известны устройства для формирования сильноточных стабилизированных импульсов формы, близкой к прямоугольной, состоящие иэ силового регулируемого выпрямителя, работающего в старт-стопном режиме, в цепь нагрузки которого. включены соединенные последовательно малоиндуктивная нагрузка и балластный индуктивный реактор, обеспечивающий снижение величины пульсации тока питания (1J .

Недостатком известного устройства является малое быстродей- 20 ствие — формируемые им импульсы тока в цепи индуктивной нагрузки характеризуются значительной длительностью фронтов, в частности, переднего.

Из известных устройств наиболее 25 близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для формирования.сильноточных стабилизированных импульсов прямоугольной формы, содержащее силовой регулируемый зыпрямитель, например тиристорный, в цепь нагрузки которого включены соединенные последовательно балластный индуктивный реактор, силовой управляемый ключ и датчик тока, выход которого подключен к одному иэ входов управления силового выпрямителя, другие входы которого и управляющие электроды силового ключа соединены с блоками управления, подключенными к блокам программирования во времени (2) .

Недостатком такого устройства является то, что требуемое быстродействие может быть и не достигнуто, так как величина суммарного напряжения источников высокого и низкого напряжений ограничена классом изоляции цепи нагрузки. Последнее обстоятельство снижает эксплуатационную ценность известного устройства.

Целью изобретения является увеличение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для формирования сильноточных стабилизированных импульсов прямоугольной формы, содержащем силовой регулируемый выпрямитель, например тиристорный, в цепь нагрузки которого включены соединен750713

60 ные последовательно балластный индуктивный реактор, силовой управляемый ключ и Датчик тока, выход которого подключен к одному из входов управления силового выпрямителя, другие входы управления которого и управляющие электроды силового ключа соединены с блоками управления, подключенными к блокам программирования во времени, балластный индуктивный реактор и отрезок цепи, содержащий нагрузку и силовой управляемый ключ, шунтированы дополнительными силовыми управляемыми ключами, например тиристорами, первый из которых включен встречно, второй-согласно, а их управляющие электроды подключены к 15 блокам управления силового выпрямителя.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема предложенного устройства, на фиг. 2 — вре- 20 менные графики напряжений и токов в отдельных.его цепях.

Устройство содержит силовой регулируемый выпрямитель 1, в цепь нагрузки которого включены соединенные последовательно балластный индуктивный реактор 2, силовой управляемый ключ 3, малоиндуктивная нагрузка 4 и датчик 5 тока. Выход датчика 5 соединен с одним из входов управления выпрямителя 1, который содержит блок б уставки заданного значения тока импульса. Два других входа управления выпрямителя 1 подключены соответственно к блоку 7 управления, осуществляющему его открытие, и к блоку 8 управления, действующему на его закрытие. Балластный индуктивный реактор 2 и отрезок цепи, содержащий нагрузку 4 и силовой управляемый ключ 3, шунтированы соответст- 40 венно дополнительными силовыми управляемыми ключами (тиристорами) 9 и

10. При этом ключ 9 подключен встречно по отношению к полярности напряжения выхода выпрямителя 1, а ключ 10- 5 согласно. Включение ключей 10, 9 и 3 осуществляется соответственно блоками 11, 12 и 13 управления. Входные зажимы блоков 7 и 8 управления пбдключены к блокам 14 и 15 программирования во время работы силового выпрямителя 1. Кроме того, к выходам блоков 14 и 15 подключены входные зажимы блока 12 управления дополнительного силового ключа 9 ° При этом вход блока 11 управления дополнительного силового ключа 10 подключен к выходу блока 14, а вход блока 13 управления силового ключа 3 - к выходу блока 15. Блоки 14 и 15 содержат электронные реле времени, элементы предварительной настройки и формирователи импульсов управления. Вход блока 15 соединен с одним иэ выходов блока 14, который включается в работу внешним запускающим импульсом.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени 1 внешним запускающим импульсом Up включается в работу блок 13, который в момент времени t< формирует импульс управления

Ut. Импульсом U< включаются блоки

7 и 11 управления. Первый из них отпирает выпрямитель 1, а второй дополнительный силовой ключ 10.

На отрезке времени t<- с выпрямитель 1 формирует в цейи балластного индуктивного реактора 2 предварительный импульс тока — так наср И эываемый фор-импульс. Величина тока площадки фор-импульса задается блоком б уставки и соответствует величине тока площадки основного импульса.

Выпрямитель 1, будучи охвачен с помощью датчика 5 жесткой отрицательной (стабилизирующей) обратной связью по току нагрузки, форсирует подъем в цепи балластного индуктивного реактора 2 (см. фиг. 2).

В момент времени t, когда величина тока фор-импульса достигнет устанавившегося значения, блок 14 формирует импульс управления Ug, который приводит в действие блоки 8, 12, 15. При этом блок 8 запирает силовой выпрямитель 1, а блок 12 включает дополнительный силовой ключ 9, шунтирующий обмотку балластного индуктивного реактора 2.

В короткозамкнутой обмотке реактора 2 возникает так называемый свободный ток i, первоначальное значение которого равно величине тока площадки фор-импульса. В связи с тем, что постоянная времени короткозамкнутой обмотки реактора 2 достаточно велика, ток i, затухает медленно.

Через короткий (порядка 0,01 — 0,1, постоянной времени контура затухания

1сз ) промежуток Времени tz — tgблок

15 формирует импульс управления U>, который поступает в блоки 7 и,13 управления. Блок 7 вновь отпирает выпрямитель 1, а блок 13 включает силовой ключ 3 в цепи малоиндуктивной нагрузки 4. При этом ключ 9 запирается.

Так как к моменту времени t> значение тока i в обмотке реактора 2 успевает снизиться лишь незначительно относительно первоначальной величины, равной заданной величине тока площадки основного импульса, передний фронт основного импульса

i„ x p Te H3 eT o eH M o продолжительностью (см. график i> =f(t), фиг. 2).

Предлагаемое устройство обеспечивает.не только большую крутизну переднего фронта основного импульса, но и плавный (беэ перерегулирования) выход тока на заданный уровень. Оба эти условия являются определяющими для ряда применений (например, при

750713

Формула изобретения

Pui.1

45 Н (/у

Филиал ППП Патент, г ° Ужгород, уд. Проектная, 4 питании резонансных обмоток ускорителей заряженных частиц).

В момент времени t4 блок 15 формирует импульс управления U, который поступает в блоки 8 и 12. Блок

8 запирает выпрямитель 1, а блок 12 снова включает ключ 9, шунтируя балластный индуктивный реактор 2. При этом силовой ключ 3 отключается, а задний фронт импульса i> имеет малую длительность. Устройство закончило цикл формирования сильноточного стабилизированного импульса прямоугольной формы.

Устройство для формирования сильноточных стабилизированных импульсов прямоугольной формы, содержащее силовой регулируемый выпрямитель, например тиристорный, в цепь нагрузки которого включены соединенные последовательно балластный индуктивный реактор, силовой управляемый ключ и датчик тока, выход которого подключен к одному из входов управления силового выпрямителя, другие входы управления которого и управляющие электроды силового ключа соединены с блоками управления, подключенными к блокам программирования во времени, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродейст вия, балластный индуктивный реактор и отрезок цепи, содержащий нагрузку и силовой управляемый ключ, шунтированы силовыми управляемыми ключами, первый из которых включен встречно, второй-согласно, а их управляющие электроды соединены с блоками управления силового выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

20,Р 278744, кл. Н 003 3 К 33//0088, 1967.

2. Сообщение "А pulsed power

supply for septum magnets (100 У, 23000А) CERN 70-20, Geneva 1970.