Формирователь импульсов тока

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования импульсов тока в индуктивных нагрузках, например в электромагнитах ускорителей заряженных частиц. Целью изобретения является увеличение коэффициента мощности формирователя. Формирователь содержит две цепи из последовательно соединенных управляемых вентилей 1, 2, 3 и 4,5,6, конденсаторную батарею 7, дроссель 8, источник 9 переменного напряжения, блок 10 управления и нагрузку 11, Формирователь по сравнению с прототипом потребляет значительно меньшую реактивную мощность, т.к. на каждой полуволне входного напряжения энергия лишь потребляется от источника и не возвращается из реактивных элементов схемы назад в источник . В описании изобретения приводится вариант выполнения формирователя импульсов тока по второму пункту формулы изобретения, 1 з.п.ф-лы, 4 ил. I сл СлЭ о со Is:) OS О5 Ф(Л&.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (sg с1 Н 03 К 3/53

3(". 13.,:

) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОтхРьтий (21) 3969811/24-21 (22) 22. 07. 85 (46) 07,05,87. Бюл. ¹ 17 (71) Томский политехнический институт им.С.И.Кирова (72) Б,A.Багинский (53) 621.373 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 661743, кл. Н 03 К 5/01, 1979. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ТОКА (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования импульсов тока в индуктивных нагрузках, например в электромагнитах ускорителей заряженных частиц, Целью изобретения является увеличение коэффициента мощносSU, 139925< А 1 ти формирователя. Формирователь содержит две цепи из последовательно соединенных управляемых вентилей 1, 2, 3 и 4,5,6, конденсаторную батарею

7, дроссель 8, источник 9 переменного напряжения, блок 10 управления и нагрузку 11, Формирователь по сравнению с прототипом потребляет значительно меньшую реактивную мощность, т.к. на каждой полуволне входного напряжения энергия лишь потребляется от источника и не возвращается иэ реактивных элементов схемы назад в источник, В описании изобретения приводится вариант выполнения формирователя импульсов тока по второму пунк4Я ту формулы изобретения, 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1 130

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования импульсов тока в индуктивных нагрузках, например в электромагнитах ускорителей заряженных частиц, Целью изобретения является увеличение коэффициента мощности формирователя, т.е. уменьшение реактивной мощности, потребляемой от источника, при той же активной мощности, передаваемой в нагрузку.

На фиг.l приведена схема формирователя; на фиг.2 — временные диаграммы токов и напряжений элементов формирователя; на фиг. 3 и 4 — вариант формирователя и диаграммы его работы, Формирователь (фиг.l) содержит две цепи из последовательно-согласно включенных управляемых вентилей

1 — 3 и 4 — 6, Между общими точками вентилей 1,2 и 4,5 присоединена конденсаторная батарея 7, а между общими точками вентилей 2,3 и 5 6 через дроссель 8 подключен источник 9 переменного напряжения, Управляющие входы вентилей подключены к выходам блока 10 управления, вход которого присоединен к зажимам источника 9 .переменного напряжения. Свободные одноименные электроды вентилей 1 и

4, а также вентилей 3 и 6 попарно объединены и между ними присоединено индуктивная нагрузка ll, В схеме варианта формирователя (фиг.3) вентили 12 и 13 являются неуправляемыми, а встречно-параллельно им включены управляемые вентили 14 и 15, входы которых связаны с блоком 10 управления, На фиг, 2 и 4 представлены диаграммы напряжения U и тока I> источника, напряжения Uq накопительной конденсаторной батареи и тока I „ èíдуктивной нагрузки.

Формирователь (фиг. 1) работает следующим образом.

Допустим, что к моменту времени (фиг,2) конденсаторная батарея 7 заряжена и напряжение на ее зажимах, а также напряжение источника 9 имеют полярность, обозначенную на фиг,l без скобок. В момент времени „ с выхода блока 10 управления поступают импульсы на запуск вентилей 1,5 и 6, и конденсаторная батарея 7 начинает разряжаться на индуктивную нагрузку !

1, Ток нагрузки протекает по цепи:

9266 2

7, 1, ll, б„ 5, 7. В момент времени поступает запускающий сигнал в а

2 вход вентиля 3 и через дроссель 8 начинает нарастать ток источника, замыкающийся по цепи: 9, 6, 3, 8, 9, Через управляемый вентиль 6 протекает разность тока индуктивной нагрузки и тока источника: I = I 4 -I, К моменту времени t> данная разность становится равной нулю, вентиль б закрывается и на интервале дроссель 8 и индуктивная нагрузка 11 включены последовательно, передавая накопленную в них энергию конденсаторной батарее 7 по цепи:

9„ 5, 7, 1, 11, 3, 8, 9 ° В момент времени t4 ток указанной цепи умень.— шается до нуля, а накопительный конденсатор перезаряжается до максимального напряжения с полярностью, обозначаемой на фиг.l в скобках. При сле.дующей полуволне входного напряжения описанные процессы повторяются, только с. момента времени t< ток проводят вентили 4,2 и 3, а в момент времени включается вентиль 6, За период питающего напряжения в индуктивной нагрузке формируются два однополярных импульса тока. Регулируя с помощью блока 10 управления фазу включения одного из дополнительных вентилей 3, б по отношению к фазе одновременно включаемых основных и дополнительных вентилей (1,5,6; 2,4,3), т.е.

Зэ изменяя временные интервалы t<-t<, можно в широких пределах изменять амплитуду напряжения на конденсаторной батарее 7 и, соответственно, амплитуду тока индуктивной нагрузки 11. Через источник питания протекает лишь ток, необходимый для компенсации потерь в схеме формирователя и обеспечивающий требуемое соотношение между напряжениями источника и конденсаторной батареи. Максимальное значение этого тока устанавливается соответствующим выбором индуктивности дросселя 8 и, как правило, значительно меньше амплитуды тока нагрузки ll. В рассмотренной схеме длительность тока Ig источника не превьппает длительности тока I нагрузки.

Если длительность формируемых импульсов тока значительно меньше полупериода питающего напряжения, то для повышения эффективности использования источника питания может быть при1309266 менена схема формирователя, показанная на фиг.3. В данном устройстве при положительной полуволне входного напряжения (полярность на фиг. 3 обозначена без скобок) в момент времени t, (фиг.4) включается вентиль

15 и под действием напряжения источника 9 питания через дроссель 8 начинает протекать нарастающий ток по цепи:9, 15, 12, 8, 9. В момент времени t включаются основные вентили

1 и 5 и накопительная батарея 7 начинает разряжаться на индуктивную нагрузку по цепи: 7, 1, 11, 13, 5, 7.

Через вентиль 15 на интервале протекает разность токов ? 1 = Ig 111

В момент времени t ток нагрузки

I« становится равным, а затем превышает ток I9 источника, управляемый вентиль 15 запирается и открывается вентиль 13, Через него протекает разность токов I =I -I . В момент времени 14, когда спадающий ток индуктивной нагрузки 11 вновь становится равным току источника, вентиль 13 запирается, дроссель 8 и индуктивная нагрузка 11 включается последовательно и их ток замыкается по цепи: 9, 5, 7, I, 11 12, 8, 9, спадая к моменту с до нуля. При отрицательной полуволйе входного напряжения (полярность в скобках) описанные процессы повторяются, однако в момент tq включается дополнительный управляемый вентиль 14, а в момент й„ вЂ” вентили

2 и 4, Предлагаемое устройство по сравне1 нию с известными потребляет значительно меньшую реактивную мощность.

Это объясняется тем, что на каждой полуволне входного напряжения энергия лишь потребляется от источника и не возвращается из реактивных элементов схемы назад в источник, С помощью фазоимпульсного блока управления можно включать основные и дополнитепьные вентили в такие моменты времени, что даже прй регулировании амплитуды така индуктивной нагpv. êè н широких пределах обеспечивается нулевой фазовый сдвиг между первой гармоникой потребляемого тока и питающим напряжением.

Формула и э о б р е т е н и я

1. Формирователь импульсов тока, 10 содержащий источник переменного напряжения, блок управления, четыре основных управляемых вентиля, включенных по мостовой схеме, в диагональ которой между точками соединения разноименных электродов управляемых вентилей включена конденсаторная батарея, а к точке соединения первых одноименных электродов управляемых вентилей подключен первый вывод индук20 тивной нагрузки, вход блока управления соединен с источником переменного напряжения, а выходы подключены к управляющим электродам основных управляемых вентилей, о т л и ч а ю—

25 щ и и с я тем, что, с целью увеличения коэффициента мощности формирователя, ко вторым одноименным электродам основных управляемых вентилей подключены последовательно-согласно два дополнительньгх управляемых вентиля, свободные одноименные электроды которых объединены и подключены ко второму выводу индуктивной нагрузки, а управляющие электроды дополнитель35 ных управляемых вентилей подключены к выходам блока управления, причем источник переменного напряжения через дроссель включен между точками соединения основных и дополнительных

4О управляемых вентилей.

2. Формирователь по п.l, о т л ич а ю шийся тем, что в качестве дополнительных вентилей использова45 ны диоды, параллельно-встречно которым включены управляемые вентили, управляющие входы которых подключены к выходам блока управления.!

309266

1309266

Составитель В.Ермаков

Техред,М.Ходанич

Корректор Л. Пилипенко

Редактор И.Николайчук

Подписное

Тираж 902

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1803/53

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул.Проектная, 4