Генератор импульсов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 917312

Сеюз Сов етскик

Сециапмсткческик

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 20.05. 80 (21) 2927353/18-21 с присоединением заявки,% (23) Приоритет (51)М. Кл.

Н 03 К 3/55

1ЬеуАарстееннмй кемнтет

СССР яо делам нзобретеннй и вткрытнй

Опубликовано 30. 03. 82 ° Бюллетень М 12

Дата опубликования описания 30. 03. 82 (53) УДК 62!.373 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Б. А. Куз нецов и А. Г. Нечаев (7I ) Заявитель (54) ГЕНЕРЛТОР ИИПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для получения плазмы с помощью разрядов в газоразрядных.камерах .различного назначения.

Известен импульсный генератор (модулятор), содержащий источник питания, зарядный реактор, емкостные накопители энергии, в которых в качестве коммутаторов используются электронные модуляторнне лампы, импульсные водородные тиратронн и другие элементы,с малым временем восстановления электрической прочности (11 .

Недостаток таких генераторов— относительно малая коммутируемая мощность,. ограниченная коммутационной способностью перечисленных коммутирующих элементов.

Известен также генератор мощных импульсов тока, содержащий зарядное устройство, зарядный реактор, подключенный к конденсаторным батареям через две параллельные тиристорно-диодиые цепочки, а конденсаторные батареи подключены к нагрузке через основные управляемые вентили и щунтированы дополнительными управляемыми вентилями, управляющие электроды управляемых венти-, лей и тиристоров соединены с соответствующими выходами программнологического блока. В качестве управляемых вентилей используются игнитронные разрядники, способные коммутировать мощности, значения которых достигают

200 ° 10 Вт (2) .

Недостатком таких устройств является низкий КПД иэ-за значительных величин энергий, рассеиваемых на балластных сопротивлениях при включении дополнительных упранляеMLlx ключей и ограниченные возможности при Аормировании квазипрямоугольннх импульсов тока.

91

Цель изобретения — увеличение

КПД мощных генераторов и повыиение надежно сти их работы.

Поставленная цель достигается тем, что в генераторе импульсов, содержащем накопители электричес" кой энергии, подключенные через соответствующие зарядные ключи и . зарядный реактор к зарядному блоку, а через соответствующие разрядные ключи — к нагрузке, параллельно накопителям включены нунтирующие цепочки из последовательно соединенных управляемого разрядника и резистора, синхронизатор импульсов управления, блоки запуска зарядных клвчей, накопители электрической энергии выполнены в виде искусственных формирующих линий, иунтированных на входе цепочкой и после довательно соединенных первого ддполнительного управляемого разрядника и первого дополнительного резистора, а на выходе — цепочкой из последовательно соединенных второго pîïîëнительного управляемого разрядника, второго дополнительного резистора и конденсатора, параллельно которой включен делитель, напряжений, выход которого подключен к входу блока сравнения, второй:вход которого подключен к источнику опорного напря-. жения, выход блока сравнения подключен к входу модулятора поджигающих импульсов второго дополнительного управляемого разрядника непосредственно, а к входам модуляторов поджигающих импульсов первого дополнительного управляемого разрядника и управляемого разрядника нунтирующей цепочки через соответствующие блоки задержки.

Кроме того, в, цепь нагрузки введен датчик пробоя сопротивления нагрузки, выход которого через соответствующие блоки запрета подключен к входам блоков запуска зарядных ключей и к входам модуляторов поджигающих импульсов разрядных ключей, вторые входы блоков запрета подключены к синхронизатору импульсов.управления.

На чертеже представлена структурная электрическая схема генератора.

В генераторе зарядный блок I через реактор 2 и зарядные составные ключи на тиристорах 3, 4 и диодах

5, 6 подключены к входам искусст7312 4 о

"венных Формирующих линий 7 и 8. На входе каждой линии включена цепочка, состоящая из первого дополнительного управляемого разрядника 9 (10), подключенного аиодои к выходу зарядного ключа„ и первого дополнительно. го резистора 11 (12) . Выход каждой линии 7 и 8 через разрядные управляемые ключи 13 и 14, включенные согласtO но с полярностью напряжения заряда линии, подключен к нагрузке 15 через датчик 16 пробоя сопротивления нагрузки. На выходе каждой линии включена цепочка из второго допопниИ тельного разрядника 17 (18), второго дополнительного резистора 19 .(20) и конденсатора 21 (22) и юунтирувцая цепочка из разрядника 23 (24) и резистора 25 (26). рр Анод разрядника 23 (24) шунтирующей цепочки соединен с катодом разрядника 17 (18) защитной цепочки и подключен к аноду ключа 13 (14). Высоковольтный делитель 27 (28} напря26 жения средним выводом подсоединен к первому входу блока 29 (301 сравненияe Второй Вход блока 29 (30) под кдючен к выходу источника 31 (32) опорного напряжения, а выход соединен с входом модулятора 33 (34) поджигающего импульса разрядника 17 (18) и через блок 35 (36) временной задержки - с входои модулятора 37 (38) разрядников 9 (10). Через блок 39 (4Î)

35 задержки выход блока 29 (30) соединен с входом модулятора 41 (42) поджигающих импульсов разрядника 23 (24) нунтирующей цепочки. Выход датчика

16 подключен к первым входам блоков

Щ

43-46 запрета к вторым входам коЭ торых подключены соответствующие выхоуца синхронизатора 47 импульсов управления. Выходы блоков 43 и 44 подключены к входам блоков 48 и 49 за45 пуска тиристоров 3 и 4 зарядных ключей, а выходы блоков 45 и 46 — к входам модуляторов 50 (51) поджигающих импульсов разрядных ключей 13 и 14, 1

Генератор работает следующим образом.

При разряде искусственной формирующей линии 7 (8) на нагрузку 15, сопротивление которой не согласовано с волновым сопротивлением линии, конденсаторы ячеек формирувщей линии перезаряжаются напряжением обратной полярности, величина которого зависит от степени рассогласования сопро5 91731 тивленнй. Значительная величина обратного напряжения, приложенная к ключу 13 (14), приводит к обратному зажиганию ключа (нгнитроннаго разрядника) и возникновению затяжных колебаний в разрядном контуре. Снижение амплитуды обратного напряжения иа разрядном ключе 13 (14) при одновременном снижении скорости спа да тока разряда обеспечивается вклю- 16 чением разрядника 1? (18), причем велюаина обратного напряжения опреде-. ляется параметрами резистора 19 (20) и конденсатора 2 1 (22).

Сигнал на запуск модулятора 33 (34))$ поступает с блока 29 (ЗО), связанного с источником 31 (32) и средней точкой высоковольтного делителя 27 (28).

В то ке времй предлагаемый метод среза выброса напряжения обратной 2î полярности приводит к смене знака напряжения на конденсаторах линии на первоначальный, начиная с входной ячейки формирующей линии.

Для мощных игннтронных разрядников 5 с большим временем восстановления электрической прочности и ограниченными вентильными свойствами, быстрый возврат положительного напряжения на анод мажет привести к переводу эо ключа 13 {14) в режим тлеющего разряда. В этом случае очередное включение соответствующего тиристора 3 (4) вызывает сквозное зажигание в схеме (одновременно Открыты зарядкии и со ответствующий -разрядный ключ) - Величина повторнага .полажительнога напряжения на аноде ключа 13 (14) снижается включением через блок 35 (36) цепочки, состоящей из разрядника

9(10) и резистора )1 (1?).

Формула изобретения

1. Генератор импульсов, содержащий накопители электрической энергии, подключенные через соответствующие зарядные ключи и зарядный реактор к зарядному блоку, а через соответствующие разрядные ключи — к нагрузке, параллельно накопителям включены шунтирующне цепочки из lIoследовательно соединенных управляемога разрядника и резистора, синхронизатор импульсов управления, блоВключение через блок 39 (40) шунтирующей цепочки, состоящей из разрядника 23 (24) резистора 25 (26), обеспечивает формирование небольшого отрицательного напряжения на аноде разрядного ключа 13 (14) и восстановление ега электрической прочности. При пробое в нагрузке 15, который ведет к,полному возврату энергии в формирующую линию 7 (8), в схеме предусматривается формирование паузы в работе тиристоров 3, 4 и ключей 13, 14 при помощи сигнала, 55 поступающего с датчика 16 на блоки

43-46 н запрещающего прохождение им у управления, формируемых синхронизатором 47 на входы блоков

2 6

48, 49 тирнстарав 3, 4 и модуляторов 5 ), 51 ключей-13, 14.

Длительность паузы s работе генератора при пробое в нагрузке равна ,3-5 периодам следования выходных импульсон генератора. Гашение колебаний энергии в дюрмирующей линии 7 (8) при пробое и приведение линии в исходное состояние производится включением разрядников 9, 17, 23 (10

l8 24)-через соответствующие модуляторы 33, 37, 41 (34, 38, 42) и блОки 35, 39 (36, 40) сигналом с блока 29 (30).

Дополнительное увеличение надежности работы предлагаемого генера-.: тора (при пробоях в нагрузке) можно осуществить включением на выходе зарядного реактора дополнительного управляемага ключа для,перевода зарядного тока ва время паузы в работе

exem, генератора в параллельную цепь.

Предлагаемая схема генератора позволяет новыснть КПД за счег более полного использования энергии емкостных накопителей, входящих в состав искусственных формирующих линий, и обеспечивает возможность работы генератора при формировании квазипрямоугальных импульсов с плоской вергтннай и значительной крутизной фронтов при различных степенях рассогласования сопротивлений форми-. рующих линий и нагрузки..

Предлагаемая схема позволяет использовать в мощных генераторах, предназначенных для формирования импульсов тока амплитудой, не менее 3 кА, длительностью 30-)ÎÎ мкс, напряжением 40 кВ и вьппе, при частоте следования иютульсов да 500 в секунду, игнитронных разрядников с большим временем восстановления электричес- кой прочности (до 1 мс) и ограниченными вентильными свойствами.

7 9173

"ки запуска зарядных ключей, о т л н " ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью увеличения КПД генератора, накопители электрической энергии выполнены в виде искусственных Аормиру- % ющих линий, иунтированных на входе цепочкой из последовательно соединенных первого дополнительного управляемого разрядника и первого дополнительного резистора, а на выходе IO цепочкой из последовательно соединенных второго дополнительного управляемого разрядника, второго дополнительного резистора и конденсатора, параллельно которой включен делитель 15 напряжения, выход которого подключен к входу блока сравнения, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выход блока сравнения подключен к входу модуля- je тора поджигающих импульсов второго дополнительного управляемого разрядника непосредственно, а к входам модуляторов поджигающих импульсов пер!

2 ного дополнительного управляемого разрядника и управляемого разрядника нунтирующей цепочки через соответствующие блоки задержки.

2. Генератор по п. 1, о т л и.ч а ю шийся тем, что, с целью повынения надежности работы генератора, в цепь нагрузки введен датчик пробоя сопротивления нагрузки, выход которого через соответствующие блоки запрета подключен к входам блоков запуска зарядных ключей и к входам модуляторов поджигающих импульсов разрядных ключей, вторые входы блоков запрета подключены к синхронизатору импульсов управления.

Источники информации, принятие во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

Ф 331503, кл. Н 05 Н 7/02, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

У 618838, кл. Н 03 К 3/55, 1978 (прототип).