Способ регулирования напряжения на накопительном конденсаторе

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 812615 А 1 3 К 3/53 1)5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ЗОБРЕТЕНЕЛЬСТВУ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИ Изобретение относится к области им- на нагрузку., Таким образом, регулирование пульсной техники и может быть использова- уровня напряжения накачки происходит в но в технологических лазерах с течение. одного такта рабочей частоты испредионизациейактивнойсредыкороткими . точника предыонизации, что обеспечивает импульсами тока с крутыми фронтами.его быстродействие,Цель изобретения - повышение быстро-На фиг. 1 изображена схемаустройства, действия регулирования уровня напряже- позволяющего осуществить предлагаемый ния накачки. Способ; на фиг. 2 - временные диаграммы,Для достижения указанной цели пред- поясняющие реализацию способа.варительнозаряженный за полуволну токаУстройство содержит ниЗковольтный до амплитудного значения напряжения ем- источник 1, питания постоянного тока, к выкостный накопитель разряжаютдозаданно- ходу источника 1 питания подключен тран- го уровня напряжения за счет рекуперации зисторный однатактный преобразователь 2 энергии в сеть, а затем быстро разряжают .с возвратными диодами 3 и повышающим 1 ., 2(21) 4889789/21 (57) Использование: в импульсной технике и (22) 10.12.90 в технологических лазерах с предыониза- (46) 30.04.93. Бюл. Я 16 цией активной среды короткими импуль- (71) Высоковольтный научно-исследова-. самитокаскрутымифронтами, Сущность тельский центр Всесоюзного электротехни- изобретения: способ заключается в том, ческого института им. В.И, Ленина . что емкостный накопитель заряжают от (72) Н.Н, Старшинов, ГЛ;Троицкая и В.Г. Фй- источника питания постоянного така эа липпов полуволну зарядного тока до максималь) А.с. СССР М 1131029, ного амплитудного значения. В течение . кл, Н 03 КЗ/5325,10,82, .второй полуволны тока накопитель разА.с, СССР М 1417764,ряжают до заданного уровня напряжекл; НОЗ КЗ/53,25.08.86: . ния, а затем, подавая управляющийЦаренко А,И, и др. Высокодинамичный импульс на коммутатор, разряжают накоисточник импульсов предионизации для ла-, питель на нагрузку (лазер), Особенйостью зерных технологических установок. -"Элек- изобретения является то, что регулироватротехника", 1987, Ь 11, с. 52. ние уровня напряжения на нагрузке асуБутаков Л.Д. и др, Импульсное заряд- ществляется в течение одного такта ное устройство. - ПТЭ, 1985; М 5, с. 108, рабочей частоты источника предыонйза- (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯ- ции, что позволяет повысить быстродей- ЖЕНИЯ НА НАКОПИТЕЛЬНОМ КОНДЕН-. ствие. 2 ил.САТОРЕтрансформатором 4. Последовательно с первичной обмоткой трансформатора 4 включен добавочный резонансный дроссель 5, Ко вторичный обмотке трансформатора 4 подключен накопительный конденсатор 6, Параллельно емкостному накопителю 6 включены соединенные последовательно высоковольтный коммутатор 7 и нагрузка 8 (лазер), а также делитель напряжения 9, Выход делителя 9 напряжения и источник 10 опорного напряжения соединены с первым и вторым входами компаратора 11, Выход компаратора 11 соединен с управляющим входом модулятора 12, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки 13, а выход с управляющим входом коммутатора 7. Вход элемента задержки 13 соединен с выходом задающего генератора 14, другие выходы которого соединены с управляющими входами транзисторов 15 однотактного преобразователя 2. Для исключения аварийных выбросов напряжения преобразователь 2 включает в се. бя диоды 16.Согласно предлагаемому способу, емкостный накопитель 6 заряжают от инвертора 2 и разряжают на электроды лазера с одной и той же частотой. Эта частота определяется технологическими требованиями со скоростыю изменения мощности излучения лазера. Собственная частота цепи колебательной зарядки емкостного накопителя 6 выше рабочей частоты инвертора 2 и устаиавливаетсв, например, с помощью добавочного дросселя 5, При работе источника предыонизации.на входы ключей 15 (транзисторы) инвертора 2 (в данном случае, однотактный преобразователь) поступают управляющие импульсы с задающего генератора 14 (моменты Ьремени О,тз- фиг. 2,а), Через открытые ключи 15, повышающий трансформатор 4 и добавочный дроссель 5 от источника питания 1 идет прямая полуволна тока, заряжающего емкостный накопитель 6. Время открытого колебательного процесса, т,е. ключи 15 закрываются. когда зарядный ток уменьшается до нуля, а"напряжение на емкостном накопителе 6 становится максимальным (момент времени тз - фиг.2,б,в). Обратная полуволна тока замыкается на источник питания 1 через возрастные диоды 3, рекуперируя энергию емкостного накопителя 6 обратно в сеть, Уровень напряжения на емкостном накопителе 6 сравнивается с требуемым в данный момент по технологии лазерной установки с помощью делителя напряжения 9 и источника опорного напряжения 10, При равенстве этих уровней напряжения срабатывает компаратор 11 (моменты времени тз, М - фиг, 2,д). Когда напряжение на накопителе 6 возрастает, управляющий импульс на коммутатор 7 неформируется модулятором 12, т.к. еще нетразрешающего сигнала. Разрешающий5 сигнал формируется из управляющего импульса с задающего генератора 14, задержанным элементом задержки 13 на такоевремя, при котором ключи 15 инвертора 2надежно закрыты (момент времени тэ- фиг."0 2,г). При наличии разрешающего сигнала сэлемента задержки 13 и сигнала с компаратора 11 модулятор 12 формирует импульс, включающий коммутатор 7 (моментвремени т 4 - фиг, 2,е). Через коммутатор 715. емкостный накопитель 6 разряжается нанагрузку 8 за время 50-100 нс, формируяна ней требуемый импульс тока с крутымифронтами.Следующий цикл зарядки емкостного20 накопителя 8 может начаться после возврата самого инерционного элементасхемы (в данном устройстве, трансфор-.матора 4) в исходное состояние. Так какреальная нагрузка 8, помимо лазера, со 25 держит индуктивность линии, то емкостный накопитель 6 перезаряжается через неедо величины, равной напряжению разряда.После отключения коммутатора 7 перезаряднакопителя 6 продолжится через индуктив 30 ность намагничивания трансформатора 4,При равенстве положительной и отрицательной вольт-секундных площадей сердечник трансформатора 4 перемагничивается,и можно начинать следующий цикл зарядки35 емкостного накопителя 6 (момент времениЬ- фиг. г,в).Меняя уровень опорного напряженияисточника 10, можно изменять моментвключения коммутатора 7, начиная с момен 40 та, когда напряжение на накопителе максимально и начинается процесс рекуперацииэнергии в сеть. В случае периодическогопроцесса рекуперации диапазон регулирования уровня напряжения накачки состав 45 ляет.половину выходного напряженияинвертора. В случае колебательного процесса рекуперации диапазон регулирования расширяется от максимальногонапряжения на накопителе до спада его50 практически до нуля,При этом исключается задержка управ. ляющего воздействия при прохождениидругих функциональных узлов источникапредыониэации.55Таким образом воздействие на коммутатор в течение второй полуволны зарядного тока, когда напряжение на емкостномнакопителе снижается за счет рекуперацииэнергии в сеть, повышает быстродействие .1812615 5регулирования уровня напряжения накачки технологического лазера.Формула изобретенияСпособ регулирования уровня напряжения на накопительном конденсаторе, за ключающийся в том, что заряжают колебательно-накопительный конденсатор от источника питания за полуволну тока и разряжают его в момент времени, соответствующий времени достижения на нем на пряжения,.равного напряжению Он (где Он -напряжение, равное напряжению на нагрузке), о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, накопительный конденсатор заряжают от источника напряжения до величины напряжения, большей значения напряжения Он, а момент времени, соответствующий достижению на накопительном конденсаторе величины напряжения Он, определяют путем сравнения напряжения предварительного его разряда с опорным,1812615 Составитель Н. СтаршиновТехред М, Моргентал Корректор М. Ткач Редактор А, Егорова Заказ 1579 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5П ри ГКНТ СС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101