Система высоковольтного питания электростатического дефлектора

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 200 б 77 (21) 2498 б 95/18-25с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 0504,80. Бюллетень о 13Дата опубликования описания 0504,80 Н 05 Н 5/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Объединенный институт ядерных исследований(54) СИСТЕМА ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ДЕФЛЕКТОРА Изобретение относится, к системамвысоковольтного питания электростатических выводных систем циклическихускорителей - электростатическихдефлекторов, 5Система высоковольтного питаниядефлектора должна обеспечивать напряжение до 100 кВ при максимальномтоке порядка 1 мА, Кроме того, дляполучения высокого качества выведенного пучка частиц необходимо стабилизировать высокое напряжение и иметьмалый уровень пульсаций,Важной особенностью является тотфакт, что малый уровень пульсаций 15желательно обеспечивать при малойзапасенной энергии (малых емкостях выпрямителя), с тем чтобы при пробояхне разрушались элементы дефлектора,Желательно также, чтобы габариты 20были по возможности меньшими,В известных системах высоковольтного питания для удовлетворения указанных требований в качестве высоковольтных выпрямителей используют 25умножительные колонны, питаемые отполупроводниковых или ламповых преобразователей 1).Известно, что для уменьшения амплитуды пульсаций выпрямленного напряжения необходимо уменьшать число каскадов умножительной колонны и (или)увеличивать частоту первичного напряжения. В случае лампового преобразователя (генератора) легко можетбыть получено первичное напряжениедостаточно высокой амплитуды и частоты, и оно имеет синусоидальную форму,что облегчает получение малой величины пульсаций выпрямленного напряжения. Однако, к сожалению, полупроводниковые выпрямительные столбы ввидунизкого частотного потока не позволяют использовать частотные возможности лампбвой схемы, Использованиеже вакуумных диодов приводит к дополнительным техническим трудностями ухудшает эксплуатационные характеристики, Недостатками ламповой схемыявляются ее относительная сложность,громоздкость и малый КПД,Известна также система высоковольтного питания, содержащая тиристорно-транзисторный преобразователь,повышающий трансформатор, умножительную колонну и систему обратной связидля стабилизации выходного напряжения (2) .Целью изобретения является уменьшение уровня пульсаций и улу доениекоэффициента стабилизации высоковольтного напряжения пои его глубоком регулировании, например 90,Цель достигается тем, что трансформатор выполнен на незамкнутомстержне с канусно намотанной,вторичной обмоткой, а шес-.ифазный тиристорно-транзисторный стабилизатор напряжения йитания имеет два кольцаобратной связи.На чертеже показана предложенная система высоковольтного питаницэлектростатического дефлектора,Система питания включает в себяшестифазный тиристорный управляемыйвыпрямитель 1, регулирующий транзистор 2 мостовой преобразователь 3 на 15пряжения, высоковольтный трансформатор 4, умножительную колонну 5, делитель 6 внешней стабилизации, делитель 7 внутренней стабилизации, регулятор 8 выходного напряжения, усили Отель 9 сигнала ошибки,Известно, что йа высоких частотахв трансформаторах наблюдается второйпоследовательный (паразитный) - резонанс паразитной емкости нагрузки 25с индуктивностью рассеяния ЬКоэффициент передачи на частоте этого резонанса К связан с коэффициентом К, соотношением:к= кмТ- а 9ЗОгде Й - величина, обратная добротности последовательного контура 5 С В;,емкость которого эашунтирована сопротивлением В (штрих означает величины,пересчитаннйе к первичной обмотке),пр в-. ы Ча ю,рь 7 с .Искусственно увеличивая индуктивность рассеяния при уменьшении паразитной емкости путем создания трансформатора специальной конструкциии уменьшая внутреннее сопротивление 40источника питания, что легко достига.ется в транзисторных схемах, можносделать Й достаточно малым, Такимобразом, при тех же габаритах трансформатора при рабате на последователь ном резонансе сразу решаются две задачи: увеличивается вторичное напряжение, что позволяет уменьшить количество каскадов в умножительной колонне; возрастает рабочая частота,что приводит к уменьшению пульсацийвыпрямленного напряжения,Длц получения выходного высоковольтного напряжения со стабильностью-ьне хуже 10 и широким диапазономплавного регулирования (90), применены два кольца стабилизации пер"все - выходной делитель, усилительсигнала ошибки, регулирующий транзистор; второе - регулирующий транзистор, схема управления, шестифаз- бОный регулируемый тиристорный выпрямитель,Глубокая регулировка и стабилизация напряжения с помощью одного кольца обратной связи неудовлетворитель на по двум причинам: нри уменьшении выходного напряжения возрастают напряжение на регулирующем транзисторе и выделяемая мощность; транзистоо выходит из рабочего режима и падает коэффициент стабилизации в кольце,В промышленных стабилизированныхвыпрямителях с глубокой регулировкойвыходного напряжения, таких, например,как современные лабораторные серииБ 5 и др для преодоления этих трудностей используют ступенчатое изменение выпрямленного напряжения иплавное регулирование только в небольших пределах (например, в выпрямителе Б 5-7 напряжение 0-30 В перекрывается десятью ступенями),Ввиду неудовлетворительности такого решения для системы высоковольтного питания электростатическогодефлектора шестифазный тиристорныйвыпрямитель, собранный по схеме Ларионова, сделан регулируемым электронным способом, и введено второекольцо стабилизации, задачей которого является поддержание постоянным напряжения на регулируемом транзисторе первого кольца путем изменения выходного напряжения тиристорного выпрямителя.При этом, несмотря на глубокоерегулирование напряжения, регулирующий транзистор первого кольца стабилизации работает в условиях, близкихк оптимальным, и достигается общийвысокий Коэффициент стабилизации выпрямленного высоковольтного напряжения,Формула изобретенияСистема высоковольтного питанияэлектростатического дефлектора, содержащая тиристорно-транзисторныйпреобразователь, повышающий трансформатор, умножительную колонну и систему обратной связи для стабилизации выходного напряжения, о т л ич а ю ш а я с я тем, что, с цельюуменьшения уровня пульсаций и улучшения коэффициента стабилизации высоковольтного напряжения при егоглубоком регулировании (например 90),трансформатор выполнен на незамкнутом стержне с конусно намотаннойвторичной обмоткой, а шестифазныйтиристорно-транзисторный стабилизатор напряжения питания имеет двакольца обратной связи.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ускорители под ред.Б,Н.Яблокова. М Госатомиздат, 1962.2, Бугринов Е,М Воробьев С,ММатвеева В,П Стуканов Б,Ф Каскадный генератор на полупроводниковыхприборах, Сообщение ОИЯИ, Дубна, 1976.Зака е 113035,илиал ППП Патент жгород, ул,Проектная,4 733/48 Тираж 885 ЦНИИПИ Гос а ственного коми Уд Р тет елам изобретений и откры сква, Ж, Рауюская наб Подпис СССРий д. 4/5