Генератор ускоряющего напряжения линейного индукционного ускорителя

ПАТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(3) Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры имдВ.Ефремова(54) ГЕНЕРАТОР УО(ОРЯВЩЕГО.НАПРЯЖЕНИЯ ЛИНЕЙНОГО ИНДУКЦИОННОГО УСКОРИТЕЛЯ(5) Использование: в импульсных системах линейных индукционных ускорителей. Сущность. изобретения: генератор .содержит источники 1, 15, 21,дроссели 2, 8, 11, диоды 3, 4, 24, коммутатор, датчик 13, блоки 14, 18, 2, конденсаторы 10, 5, 6.(Я)НО 5 К И ОО 2Особенностью изобретения является то, что осуществляют рязряд конденсатора б емкостного накопителя через дроссепь 11 с регулируемой переменной индуктивностыо, дпя формирования качественной плоской части импульса величину индуктивности этого дросселя регупируют с помощью обмотки управления, запитанной от регулируемого источника 21 постоянного тока, по окончании формирования плоской части импульса дополнительный насыщающийся дроссель входит в насыщенное состояние и шунтирует нагрузку, что сокращает срез импульса и позволяет улучшить его плоскую часть, а в итоге повышает КПД ускорителя 1 ил.Изобретение относится к ускоритель- ния, выполняющий логлческую функцлю И. ной техцике, а именна к системам питания Дроссель с регулируемой переменной инускоря 1 ощих элементов линейных индукци- дуктивнастью включен между катодами заац них ускорителеи (Л ИУ). рядных диодов, дроссель насыщенияИзвестны генераторы ускоряющего на выполнен с двумя включенными встречно пряжения ЛИУ, содержащие вь 1 сокавольт- обмотками размагничивания, саединенныцый выпрямитель, резонансно-диодну 1 О, мисдвумя блакамиимпульсногораэмагнизарпдцую цепь, емкостны 1 лнакопитель, уп- чивания, и вкгночвн между соединенными равляемый газаразрядцый коммутатор, ли- между собой свободными обкладками перцию Г 1 ередачи, индукторы и блок 10 ваго и второго конденсаторов и вторым торазмагничивания индуктарав, копровадом линии передачи. БлокОднако амплитуда импульсов ускаря 1 О- сравнениясоединенсустройствомуправлещего цапряжеция ограничена да двойного ния, датчиком тока и управляющими электцапряжеция источника питания, что оГрани- родами тиристоров обоих блоков чена дадваица 10 нс 1 Г 1 р 51)ени 51 источника пи" 15 импульсноГО размаГничивания.тания, чта ограни.играет темп ускорения, На чертеже приведена принципиальная цаличиа больших г 1 аразитнай индуктивно- электрическаясхема предлагаемагогенерасти разрядцага контура и г 1 остаяннай вре- тора.мани газараэрядцого коммутатора Генератор содержит высоковольтный эатЯГивает Длительность франта ч)ормируе истОчник 1 постаЯннаГО напряж 8 ниЯ, пОлО- мага импульса ДО 350", От Длительности им- жительный полюс которого через зарядный пульса, драссель 2 и включенные в прямом направИзвествнтакжС ГецератаРускоря 1 ОЩЕГО . Лении ДИОДЫ 3 и 4 саеДиН 8 н С ОДними иэ ца 51 р 51 жеция, содержащий 1 высаавальтцый Обкладок конденсаторов 5 и б емкостного выпрямитег 1 ьцег 1 ь из зарядного дросселя и 25 накопителя. Упомянутая обкладка кондендвух саедиц 851 цых анодами диодов, двакан- сатара .э соедив 8 на с анодам управляемоГО децсатара цакОПцтелл, Управляемый газо- газаРазрядного коммутатора 7. а через разрядный коммутатор с драсселем в цепи дроссель 8 с регулируемой переменной инацада, линию передачи и индуктары, в кого- дуктивностью с упомянутой обкладкой конрый в целях упроще 1 Н 151 конструкции и павы денсатара б, Другая обкладка конденсатора шеция выходного напряжения введен б соединена с одной из выходных клемм дроссель насыщения, гключенцый между линии 9 передачи, другая входная клемма катодами зарядных дладов. которой соединеца с катодом газоразрядноОД 11 ака в такам гецсратаре формирует- га коммутатора 7, другой обкладкой конденся импульс с цеудавлетварительцой пло сатора 5 и одним иэ выводов сай частьа, что приводит к нарушению насьццающегося Дросселя 11. Другой из вымацаэнергетичнасти пу 1 ка и потерям пучка вадав насыщающегося дросселя 11 соедивтрактеускареция,чтовитагес 1 гижаетКПЦ . Нен с катодом коммутатора 7, одной иэ ускорения. обкладак фильтрового конденсатора 10, от-Цель 1 о изобретения Является павь 1 ше рицательцым полюсом истачника 1 постоянцие КПД путем улучшения плоской части ного цапря)кения и заземлен, Другая импульса ускоряющего напряжения, обкладка фильтрового конденсатора 10 соеЦель дастига 81 ся тем, чта в Генератор, динеца с пала)кителъным пОлюсОм истачни содержащий высакавсльтный Вь 1 прямитель ка 1 пастаян 1 ага напряжениЯ и зарядным Г 1 адкл 5 очеццый параллельна ко 11 денсатару 4) дросселем 2, На выходе линии 9 передачи фил 1,тра, к которому г 1 адключена цепь из вюначецы индуктары 12, На заземленной зарядного дросселя и двух соединенных катодной шина коммутатора 7 установлен анодами Диодов, катоды катарьгх падкл 1 аче- датчик 13 тока, например пояс Роговского. ны к обкладкам первого и второго коцдецса- Управляющий электрод коммутатора 7 саеторов накопителя, управляемый 50 динен садним из выходов блока 14 синхрокоммутатор с устройством управления и цизации; Обмотка управления дросселя 8 с датчикам тока, установленным на катоднай регулируемой переменной ицдуктивнастью шине, лини 1 а передачи с клеммамидля пад- сасдинеца с регулируемым исона 15 ключения индуктарав, у катарал един из пита 15 ия постоянного така, например, типа таоводов подкгпачен к свободным обклад Б 5-46, Насыщающийся дроссель 11 имеет кам первого и второго конденсаторов, а дру- две обмотки 16 и 17 размагничивания, вклюгай соединен с катодом управляемога ченные встречно и соответственно соедикоммутатара и заземлен введены дроссель ненные с однотипными блоками 18 и 19 с регулируемой переменной индуктивно- импульсного размагничивания. Обмотки 1 б стью, драссель 11 асыгцения е 1 блок сравне- и 17 размаГничивация падкл 10 чень Однимивыводами к катодам тиристорных коммута- разрядного контура конденсатора б Обеспе" торов 20 иотрицательномуполюсуисточци- чивала формирование плоской части им. ка 21 постоянного напряжения, а другими пульса тока в первичных Обмотках выводами к анодам диодов 22 и Одним из индукторов 12 при экспоненциальном разобкладок конденсаторов 23. Другие Обклад ряде конденсатора 6. При формировании ки конденсаторов 23 соединены с анодами импульса тока в первичных обмотках индуктиристорных коммутаторов 20, через вклю- торов 12 на оси индукторов возбуждается ченные в обратном направлении диоды 24 с вихревое электрическое поле, в котором одним из выводов зарядного устройства 25, осуществляется ускорение заряженных часа через резисторы 26 с катодами диодов 22. 10 тиц, Величина индуктивности дросселя 8 реДругой выводзарядногоустройства 25 сое- гулируется и подстраивается с помощью диненсположительнымполюсомисточника регулируемого источника 15. При разряде 21 постоянного напряжения 21, Управляю- конденсатора 5 от блока 14 и от датчика 13 щие электроды тиристорных коммутаторов тока йодаются сигналы в блок 27 сравнения, 20. блок 14 синхронизации, датчик 13 тока 15 выполняющего логического функцию И. По соединенысблоком 27 сравнения,выполця- достижении сигналом от датчика 13 тока ющего логическую функцию И. Блоки синх- величины, соответствующей началу формирониэации 14 и сравнения 27 являются рования плоской части импульса, за счет типовыми устройствами, применяемыми в установленной величины опорного напря- Л ИУ. 20 кения в блоке 27 сравнения от блока 27Предлагаемый генератор работает сле- снимается запускающий импульс на тири- дующим образом, сторный коммутатор 20 блока 19 импульсноПри включении генератора осуществля- го размагничивания обмотки 17 ется резонансный заряд конденсаторов 5 и цасыщающегося дросселя 11 и после фор до двойного напряжения источцика 1 пи мирования плоской части импульса дростания через дроссель 2 и диоды 3 и 4, линию сель 11 насыщается и шунтирует нагрузку передачи и первичные обмотки индукто- первичные обмотки индукторов 12, Для укоров 12. Насыщающийся дроссель 11 нахо- рочения среза формируемого импульса Осдится в ненасыщенном состоянии и таточная индуктивность дросселя представляет собой бесконечно большое 30 уменьшается за счет подачи импульса запусопротивление вследствие подачи от блока ска от блока 27 сравнения через находящу сравнения запускающего импульса на 1 ося внутри блока 27 регулируемую линию управляющий электрод тиристоркога ком- задержки на управляющий электрод тири- мутатора 20 блока 19 импульсного размаг- сторного коммутатора 20 блока 18 импульсцичивания Обмотки 17 размагничивания и 35 ного размагничивания обмотки 16 формировация на обмотке 17 импульса то- размагничивания, включенной встречно по ка, К дросселю 8 с регулируемой индуктив- отношению к обмотке 17. Коммутатор 20 ностью не приложено напряжение. При блока 18 открывается и конденсатор 23, подаче.ца управляющий электрод коммута- предварительно заряженный от источника тора 7 запускающего импульса от блока ,4 40 21 постоянного напряжения через зарядное синхронизации конденсатор 5 разряжается устройство 25; диод 24 и обмотку размагничерез коммутатор 7, линию 9 передачи и чивания 16 дросселя 11, разряжается, при первичные Обмотки индукторов 12, при этом этом на Обмотке 16 размагничивания дросв первичных обмотках индукторов формиру- селя 11 формируется импульс тока подмаг- ется фронт импульса тока. При разряде кон- "5 ничивания, вследствие чего уменьшается денсатора 5 к дросселю 8 прикладывается Остаточная индуктивность дросселя 11, что разность потенциалов и конденсатор 6 ца- способствует формированию крутого среза чинает разряжаться через дроссель 8 и да- формируемого импульса. Процессы, проислее по тому же разрядному контуру, что и ходящие в блоке 19 импульсного размагниконденсатор 5. Параметрыдросселя Ои ве чивания обмотки 17 дросселя 11 при личину тока постоянного размагничивания включении генератора, аналогичны аписацот источника 15 выбирают такими, чтобы цым выше процессам а блоке 18. По окончаудовлетворять двум условиям: во-первых,; нии прохождения тока через коммутатор 7 и . чтобы величина индуктивности дросселя 8 при отсутствия сигнал с датчика 13 блок 27 имела такую величину, чтобы задержать 55 сравнения возвращаетсхему висходцоесоразряд конденсатора 6 на время, равное стояние, аименноснимаетсигнал запуска с длительности фронта импульса, формируе- управляющего электрода тиристарного коммого при разряде конденсатора 5, а во-вто- мутатора 20 блока 18 импульсного рлзмагрых, чтобы с учетом постоянной времени ничивзния обмотки 16 и подает сигнал нэ коммутации коммутатора 7 индуктивность управляющий электрод тиристорного кОм2004082 мутатора 20 блока 19 импульсного размагничивания обмотки 17 насыщающегося дросселя 11, Размагничивание индукторов 12 осуществляется перезарядом конденсаторов 5 и бчерезлинию 9, первичныеобмот ки индукторов 12 и дроссель 11 совместно с зарядным током конденсаторов 5 и б от источника 1 в паузу между импульсами,. При формировании фронта импульса суммарная индуктивность дросселя 8 и газоразрядного 1 О коммутатора 7 меньше остаточной индуктивности насыщающегося дросселя прототипа, выполняющего функцию магнитного ключа.Изобретение позволяет формировать 15 импульс ускоряющего напряжения с более короткими по сравнению с прототипом Фронтом и срезом и улучшенной плоской 20ф о рмул а изобретен и яГЕНЕРАТОР УСКОРЯЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ЛИНЕЙНОГО ИНДУКЦИОННОГО УСКОРИТЕЛЯ, содержащий высоковольтный источник выпрямленного напряжения, 25 первая и вторая выходные клеммы которого. соединены параллельно с первой и второй клеммами фильтрующего конденсатора, первая клемма которого соединена через зарядный дроссель с входа- З 0 ми первой и второй параллельных цепочек, каждая из которых включает последовательно соединенные первый диод и накопительный конденсатор, соединенные последовательно блок синхронизации и управляемый газоразрядный коммутатор, первая клемма выхода которого через датчик тока соединена с общей шиной, линию передачи, первая и вторая клеммы входа и 40 выхода которой соединены соответственно входа - с выходами первой и второй параллельных цепочек, с общей шиной, выходас первой и второй клеммами, которые являются клеммами для подключения индукторов, отличающийся тем, что в него введены дроссель с регулируемой переменной индуктивностью, первая и вторая клеммы первичной обмотки которого соединены с выходными клеммами введенного источника питания, первая и вторая клеммы вто.ричной обмотки которого соединены с выходами первых диодов соответственно первой и второй параллельных цепочек, дроссель насыщения, который включает 55 первую и вторую встречно включенные обмотки размагничивания, первые выходные частью импульса, что расширяет область применения ЛИУ, улучшает моноэнергетич. ность пучка и существенно уменьшает потери энергии пучка в ускорительном тракте и в итоге повышает КПД ускорителя. Кроме того, в предлагаемом устройстве используется не формирующая линия, а разряд емкостного накопителя, конденсаторы 5 и б и коммутатор 7 работают на пониженном напряжении, практически уменьшенном в 2 раза, что повышает долговечность генератора и позволяет повышать частоту следования импульсов, Кроме того, предложенное устройство позволяет повысить долговечность ускорительной трубки.(56) Авторское свидетельство СССРМ 1428169, кл, Н 05 Н 11/00, 1987. клеммы которых соединены соответственно через первый и второй введенные блоки импульсного размагничивания, которые соединены последовательно соответственно с вторым и третьим введенными диодами; с входом введенного зарядного блока, выход которого соединен с первой клеммой введенного источника постоянного.напряжения, вторая клемма которого соединена с вторыми выходными клемма- ми блоков импульсного размагничивания, первая и вторая клеммы дросселя насыщения соединены соответственно с выходами параллельных цепочек и общей шиной, блок сравнения, который выполнен в виде логического элемента И,.первая и вторая входные клеммы которого соединены соответственно с первой и второй выходными клеммами датчика тока, первая и. вторая выходные клеммы которого соединены соответственно с управляющими входами первого и второго блоков импульсного размагничивания, третья выходная клемма которого соединена с управляющим входом блока синхронизации, причем каждый блок импульсного размагничивания . включает первую входную клемму, которая соединена через последовательно соединенные четвертый диод, резистор и тиристор с вторыми входной и выходной клеммами, первая выходная клемма соединена также через конденсатор с первой входной клеммой и непосредственно с входом тиристора, управляющий вход которого соединен с управляющим входом блока импульсного размагничивания.