Регулируемый источник пакетов униполярных высокочастотных импульсов его варианты

(56) 1. Авторское свидетельство СССР300934, кл. Н 02 М 5/42, 1968.2. Кацнельсон С,М., Аитов И.Л.,1 утин Л.И. "Регулируемые тиристорныеннверторы повышенной частоты . - ТрудыУАИ, вып, 39, Уфа, 1972, с.6, рис, 1,3, Кацнельсон С.М., Гутин Л.И.,Кисилева Л.Н., Охотников В.А., Шилов А,Мостовые тиристорные инверторы повышенной частоты с фазовым регулированием мощности. М., "Электричеством,1974,9, с. 61, рис, 1,(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ПАКЕТОВ УНИПОЛЯРНЫХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ИМПУЛЬСОВ ( ЕГО ВАРИАНТЫ )ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(57) Регулируемый источник пакетов униполярных высокочастотных импульсов, со,держащий подключенные к положительному входному выводу через входной: дроссель тиристорные мосты со встречно-параллельными диодами и коммутирующимиС-цепями в диагоналях переменного тока и последовательную цепочку,. состоящую из разделительного конденсатора и дроссв .ля, а также цепь нагрузки, о т л и ч а юш и й с а тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения работы источника во всех режимах от хопостого хода до короткого замыкания, он снабжен мостовым выпряй К мителем на диодах и дросселем, шунтирую-Е зим диагональ переменного тока выпрямителя и включенным между свободным выводом последовательной цепочки и катод- ными группами тиристоров мостов, а цепь нагрузки включена в диагональ постоянно- Я го тока выпрямителя, катодная группа диодов соединена с отрицательным входным выводом.10862, Регулируемый источник пакеиа уиипаирных высокочастотных импульсов, содержащий подключенные к попожительиому входному выводу через входной дроссеаь тиристорные мосты со встречно параллельными диодами и коммутирующими ;С цепями в диагоналях переменного тока и последоватапьную цепочку, состоящую из раздепительного конденсатора и дроссеня, а также цепь нагрузки, о тличаюшийся тем,что,сцелью расширения функциональных возможностей путем обеспечения работы источника во всех режимах от хппостого ходаФ до короткого замыкания, он снабжендвумя диодами, конденса тором, дросселем,выпрямителем и выходным трансформатором, первичная обмотка которого эашунтирована конденсатором и включена междукатодной группой тиристоров моста исвободным выводом последоватепьнойцепочки и соединена через диоды с отрицательным входным выводом, причемдиод, включенный последовательно с .указанной цепочкой, эашунтирован дросселем, а цепь нагрузки подключена ко вторичной обмотке трансформатора черезвыпрямитель.1Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть применено дпя апектроэроэионной и электрохимической обработки металлов,Известен автономный наследователь ный инвертор, выполненный по тиристорной мостовой схеме с встречно-парад- дельными диодами, содержащий источник постоянного тока и нагрузку, включенную через разденительный конденсатор и эа шитну 1 о индуктивность в одну из диагоналей моста, другая диагональ которого , образована коммутирующей ЬС-цепью Ц и 2Недостатком известного устройства 15 является протекание постоянного тока через нагрузку (межэлектродный промежуток во время паузы между пакетами) импульсов за счет энергии, накопленной во входном дросселе. 20Наиболее близким к изобретению является преобразователь, содержаший подключенные к входным выводам через дроссель тиристорный мост и поспедова" тельную цепочку из дросселя, конденса тора и нагрузки 31 .Недостатком этого инвертора является невозможность работы при хопостом ходе или больших сопротивпениях 1 нагрузки выше номинальных. 30 Белью. изобретения является расширеиие функциональных возможностей путемобеспечения щдежности работы источни-,ка во всех режимах от зопостого хода 35до короткого заь 4 ыкания,2Поставленная цель достигается тем,что регулируемый источник пакетов унипопярных высокочастотных импульсов,содержащий подкпючвнные к попожитепьному входному изводу через входнойдроссель тиристорные мосты со встречно-параплепьными диодами и коммутирующими ( С-цепями в пиагонапях переменного тока и последввательную цепочку,состоящую из разделительного конденсатора и дросселя, а также цепь нагрузки, снабжен мостовым выпрямителем надиодах и дросселем, шунтируюшим диагоиаль переменного тока выпрямителя ивключенным между свободным выводомпоспедовательной цепочки и катоднымигруппами тиристоров мостов, а цепь нагрузки включена в диагональ постоянноготока выпрямителя, катодная группа диодов которого соединена с отрицательнымвходным выводом,Во втором варианте регулируемыйисточник пакетов унипопярных высокочастотных, импульсов, содержаший подключенные к попожительному входному выводу через. входной дроссепь тиристорныемости со встречнв.параллепьными диодами и коммутирующими ЬС-цепями вдиагоналях переменного тока и последаватепьную цепочку, состояшую из разделитепьного конденсатора и дросселя, атакже цепь нагрузки, снабжен двумя диодами, конденсатором, дросселем, выпрямителем и выходным трансформаторам,первичная обмотка которого эашунтирована конденсатором и включена между651 9 4 3 108катодной группой тиристоров моста исвободным выводом последовательной цепочки и соединена через диоды с отрицательным входным выводом, причемдиод, включенный последовательно с укаэанной цепочкой, зашунтирован дроссе 5лем, а цепь нагрузки подключена квторичной обмотке трансформатора черезвыпрями тель,На фиг. 1 и 2 представлены варианты схем регулируемого источника.Схема источника (фиг, 1) состоитиз входного дросселя 1, к концу которо го присоединены разделительный конденсатор 2 с последовательно включенным15дросселем 3 и два параллельно включенних моста 4 и 5, выполненных на ти: ристорах 6-9 с встречно-параллельньмидиодами 10-13 и коммутирующейИцепью 14 и 15 в диагоналях, На 20груэка (межэлектродный промежуток)16 включена фиг. 1) в диагональпостоянного тока мостового выпрямите ля, образованного диодами 17-20, а в. его диагональ переменного тока включен25дроссель 21, к концам которого присоедикеаи катодов группы тиристоров мостов: 4 и 5 и цепь разделительного конденсатора 2 с дросселем 3, На фиг. 2 диод 22защунтирован дросселем 23, а междуанодами диодов 22 и 24 включена первичная обмотка нагрузочн ого трансформатора 25, параллельно которой включенконденсатор 26. К вторичной обмоткетрансформатора 25 через выпрямительна диодах 27 и 28 присоединена нагруз- З 5ка (межэлектродный промежуток) 16,Регулируемый источник пакетов униполярных высокочастотных импульсов,изображенный на фиг, 1, работает следующим образом.40При включении тиристоров 6 и 9 моста 4 колебательный ток высокой частотыпротекает через коммутирующую цепь3.4 и 15, диод 20, межэлектродный про- .межуток 16, диод 18, дроссель 3 и 45. конденсатор 2. Затем после выключениятиристоров 6 и 9 коммутирующий конденсатор 14, заряженный за предыдущийцизл до напряжения большего, чем напряжение на конденсаторе 2, перезаряжаев 50ся, колебательный ток меняет напрааление и течет через диоды 10 и 13, коммутирующую цепь 14 и 15, конденсатор2, дроссель 3, диод 19, межэлектройный промежуток 16, диод 17, В обоих 55рассмотренных интервалах ток течет через нагрузку в одном направлении, Приработе тиристоров 7 и 8 и обратных диодов 11 и 12 процесс протекает аналогично При параллельной работе мостов4 и 5 через межзлектродный промехуток течет удвоенный ток каждого моста, Если же сдвигать по фазе междусобой моменты включения тиристоровмостов 4 и 5, то суммарный ток, текущий через межэлектродный промежуток16, начинает уменьшаться и при сдвиге по фазе на 180 эл.град. становитсяравным нулю. Для того, чтобы при холостом. ходе избежать разрыва колебательной цепи или при чрезмерно большом сопротивлении нагрузки избежатьсрыва колебаний в диагональ переменного тока диодного моста включен дроссель 21Тогда при холостом ходе колебательный ток замыкается через дроссель 21 и срыва инвертирования непроисходит. Лля трго, чтобы при рабочем процессе стабилизировать напряжениена нагрузке, его активное сопротивлениедспжно быть больше индуктивного сопротивления дросселя 21 на высокой частоте хотя бы в два раза. Тогда напряжение на нагрузке понихсается всего на12%, но зато резко повышается надежность работы источника унипопярныхимпульсов при любых режимах работы отхолостого хода до короткого замыкания,что очень важно при электроэроэионнойобработке металлов,Во время паузы ме)кду пакетамиимпульсов ток через межэлектродныйзазор не протекает. Постоянный ток,протекавший через дроссель 1 в интервале паузы между пакетами импульсовтечет через конденсатор 2, заряжая его,дроссель 3, диоды 18 и 17 в источникпостоянного тока, не протекая через межэлектродный промежуток 16, Кроме того, через нагрузку 15 протекают токи,текущие через тиристоры инвертора 6-9и его обратные диоды 10-13, причемсредние значения этих токов равны, Источник может работать при любом ч,тномколичестве инверторных мостов, что позволяет получить практически любуюмощность.Регулируемый источник импульсовтока, изображенный на фиг. 2, работаетследующим образом,При включении тиристоров 6 и 9 одного из инверторных мостов, например 4,начинает протекать капебательный токчерез конденсатор 14, дроссель 1 5, первичную обмотку трансформатора 25, параллельно ей цепь, состоящую из диода24 и допсанительного дросселя 23, 5 1086После перезаряда конденсатора 14, напряхине на нем меняет попярность.Затем он частично Разряжается черездиоды 11 и 12, конденсатор 2, дроссель3 и первичную обмотку трансформатора25. В Результате через первичную обмотиу трансформатора 25 протекают двепопувопны колебательного тока. Постоянная составляющая тока, текущего черезвходной дроссепь, проходит в источник 10постоянного тока через диод 24, ПодавРяд конденсатора происходит через диод22,Процесс аналогичен при работе тиристоров 7 и 8 и диодов 11 и 12, Еслиоба моста работают в фазе, то через . 15трансформатор 25 течет максимальныйток, равный сумме токов мостов 4 и 5,При сдвиге по фазе величина тока снижается и при уже сдвига 180 эл.град.Равна нулю. 20Во время паузы между пакетами импульсов тиристорные мосты 4 и 5 выключаются схемой управпения, и постоянныйток, текущий по дроссепю 1, подзаряжая конденсатор 2, течет через диод 22, 25минуя обмотку трансформатора 25, Вовремя генерировайия пакетов высокочастотных импульсов постоянная составпяошая тока входного дросселя 1 течетчерез тиристоры мостов 4 и 5 и затемчерез диод 24 опять, минуя трансформатор 25,Во время паузы конденсатор 2 заряжается постоянным током, текущим через дроссель 1, Поэтому в интервале35генерирования пакетов имцульсов конденсатор 2 допжен частично разрядитьсяи отдать при этом такое же количествоэлектричества, какое он подучил при заРяде его во время паузы, так как в противном случае напряжение на нем непрерывно возрастало бы. В Результате,кроме высокочастотного тока, протекающего через конаенсатор 2 в интервале генерирования импульсов, через него протекает 45низкочастотный ток, частота которого определяется частотой образования пауз межцу .пакетами. Этот низкочастотный ток вовремя паузы заряжает конденсатор 2 иравен току, текущему через дроссепь 1,а в интервале генерирования импульсов50этот ток имеет апериодический характер,519 6убывая по мере разряда конденсатора 2, но его среднее значение также равно току, текущему через дроссепь 1, Поэтому среднее значение тока, текущего через тиристоры и диоды моста 4 (5) за время генерирования пакета импульсов, не равно входному току, текущеМу через дроссель 1, а больше его в К раз, где К скважность, т.е. отношение перио да к дпитепьности паузы. Например, если интервал паузы равен интервалу генерирования пакетов импульсов, то скважность К 2.Поатому в атом случае ток, протекающий через мосты, состоит из высокочастотной переменной составляющей, среднее значение которой равно нулю, и постоянной составляющей, половина которой, равная току дросселя 1, протекает через диод 24 в источник постоянного тока, минуя обмотку трансформатора 25, а вторая псповина, имеющая апериодический характер, разветвляется, и часть этого тока течет через первичнуа обмотку трансформатора 25 и конденсатор 26, а часть - через диод 24 и дроссель 23. Индуктивность дросселя 23 выбирается такой величины, чтобы при высокой частоте его сопротивпение было бопьше приведенного к первичной обмотке сопротивления нагрузки, а при низкой частоте, равной частоте образования пауз между пакетами, его сопротивление было меньше сопротивпениа нагрузки. Тогда ток высокой частоты в основном протекает через трансформатор 25 и нагрузку (межэлектродный промежуток 16), а ток низкой частоты - через дополнительный дроссель 23, В результате через транс форматор 25 в основном течет переменный ток высокой частоты в интервапах генерирования пакетов импульсоЬ, а в интервалах между пакетами тока нет. Таким образом, применение дополнительных диодов 22 и 24 и допопнительного дросселя 23 позвопяет получить на выходе ис точника пакеты унипапярных имцульсов без постоянной составляющей во время пауз между пакетами и незначительнкм искажением формы этих импульсов в самих пакетах.ПодписиСССР Заказ 226350 Тираж 667ВН ИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб иал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная,Составитель И Жеребина Редактор Л.Повхан Техред О,Неце Корректор А. Тяско