Формирователь импульсов тока

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) И) к 3/5 ЗОБРЕТЕНИЯ О АВТОРС 11 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТХРЫТИЙ У СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Томский политехнический институт им.С.И,Кирова(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ТОКА(57) Изобретение относится к импульсной технике иможет быть использовано для формирования импульсов токав индуктивных нагрузках, например вэлектромагнитах ускорителей заряженных частиц, Целью изобретения является увеличение коэффициента мощности формирователя, Формирователь содержит две цепи из последовательносоединенных управляемых вентилей 1,2, 3 и 4,5,6, конденсаторную батарею7, дроссель 8, источник 9 переменного напряжения, блок 10 управления инагрузку 11, Формирователь по сравнению с прототипом потребляет значительно меньшую реактивную мощностьт.к, на каждой полуволне входногонапряжения энергия лишь потребляетсяот источника и не возвращается иэ реактивных элементов схемы назад в источник, В опйсании изобретения приводится вариант выполнения формирователя импульсов тока по второму пункту формулы изобретения, 1 з.п.Ь-лы,4 ил,130Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования импульсов токав индуктивных нагрузках, напримерв электромагнитах ускорителей заряженных частиц,Целью изобретения является увеличение коэффициента мощности Формирователя, т.е. уменьшение реактивноймощности, потребляемой от источника,при той же активной мощности, передаваемой в нагрузку.На Фиг.1 приведена схема формирователя; на Фиг.2 - временные диаграммы токов и напряжений элементов Формирователя; на фиг. 3 и 4 - вариантФормирователя и диаграммы его работы,Формирователь (Фиг.1) содержитдве цепи из последовательно-согласно включенных управляемых вентилей1 - 3 и 4 - 6, Между общими точкамивентилей 1,2 и 4,5 присоединена конденсаторная батарея 7, а между общими точками вентилей 2,3 и 5,6 черездроссель 8 подключен источник 9 переменного напряжения, Управляющиевходы вентилей подключены к выходамблока 10 управления, вход которогоприсоединен к зажимам источника 9.переменного напряжения. Свободныеодноименные электроды вентилей 1 и4, а также вентилей 3 и 6 попарнообъединены и между ними присоединено индуктивная нагрузка 11.В схеме варианта Формирователя(фиг.3) вентили 12 и 13 являются неуправляемыми, а встречно-параллельноим включены управляемые вентили 14и 15, входы которых связаны с блоком 10 управления,На фиг, 2 и 4 представлены диаграммы напряжения Б и тока 1 источника, напряжения Ц накопительнойконденсаторной батареи и тока 1 индуктивной нагрузки.Формирователь (Фиг.1) работает следующим образом.Допустим, что к моменту времени (Фиг,2) конденсаторная батарея 7заряжена и напряжение на ее зажимах, а также напряжение источника 9 имеют полярность, обозначенную на Фиг,1 без скобок. В момент времени С 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 27, 1, 11, б 5, 7. В момент временипоступает запускающий сигнал нагвход вентиля 3 и через дроссель 8начинает нарастать ток источника, замыкающийся по цепи: 9, 6, 3, 8, 9,Через управляемый вентиль 6 протекает разность тока индуктивной нагрузки и тока источника: 1 = 1 -1 э, Кмоменту времениданная разностьстановится равной нулю, вентиль 6 закрывается и на интерваледроссель 8 и индуктивная нагрузка 11 включены последовательно,передавая накопленную в них энергиюконденсаторной батарее 7 по цепи:9 5, 7, 1, 1, 3, 8, 9. В моментвремени г 4 ток указанной цепи умень. -шается до нуля, а накопительный конденсатор перезаряжается до максимального напряжения с полярностью, обозначаемой на Фиг,1 в скобках. При следующей полуволне входного напряженияописанные процессы повторяются, только с момента времени С ток проводятвентили 4,2 и 3, а в момент временивключается вентиль 6, За периодпитающего напряжения в индуктивнойнагрузке 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 (15,6; 2,4,3), т.е.35 изменяя временные интервалыможно 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 источникаи конденсаторной батареи. Максимальное значение этого тока устанавливается соответствующим выбором индуктивности дросселя 8 и, как правило,значительно меньше амплитуды токанагрузки 11, В рассмотренной схеме длительность тока 1 источника не превьппает длительности тока 1, нагрузки,Если длительность Формируемых импульсов тока значительно меньше полу- периода питающего напряжения, то для повышения эффективности использования источника питания может быть применена схема формирователя, показанная на фиг.3, В данном устройствепри положительной полуволне входногонапряжения (полярность на фиг, 3обозначена без скобок) в момент времени , (фиг.4) включается вентиль15 и под действием напряжения источника 9 питания через дроссель 8 начинает протекать нарастающий ток поцепи:9, 15, 12, 8, 9. В момент временивключаются основные вентили1 и 5 и накопительная батарея 7 начинает разряжаться на индуктивную нагрузку по цепи: 7, 1, 11, 13, 5, 7,Через вентиль 15 на интервалепротекает разность токов 1 = 1 - 1.В момент времени Т ток нагрузки1 становится равным, а затем превышает ток 1 з источника, управляемыйвентиль 15 запирается и открываетсявентиль 13, Через него протекает разность токов 1 =1, -1 . В момент времени 14, когда спадающий ток индуктивной нагрузки 11 вновь становитсяравным току источника, вентиль 13запирается, дроссель 8 и индуктивнаянагрузка 11 включается последовательно и их ток замыкается по цепи: 9,5, 7, 1, 11, 12, 8, 9, спадая к моменту с до нуля. При отрицательнойполуволйе входного напряжения (полярность в скобках) описанные процессыповторяются, однако в момент С 6 включается дополнительный управляемыйвентиль 14, а в момент й - вентили2 и 4,Предлагаемое устройство по сравне 1нию с известными потребляет значительно меньшую реактивную мощность.Это объясняется тем, что на каждойполуволне входного напряжения энергия лишь потребляется от источникаи не возвращается из реактивных элементов схемы назад в источник, С помощью фазоимпульсного блока управления можно включать основные и дополнитепьные вентили в такие моментывремени, что даже прй регулировании амплитуды така индуктивной нагрузки 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 диагональкоторой между точками соединения раэ ноименных электродов управляемых вентилей включена конденсаторная батарея, а к точке соединения первых одноименных электродов управляемых вентилей подключен первый вывод индук тивной нагрузки, вход блока управления соединен с источником переменного напряжения, а выходы подключенык управляющим электродам основных управляемых вентилей, о т л и ч а ю - 25щ и и с я тем, что, с целью увеличения коэффициента мощности формирователя, ко вторым одноименным электродам основных управляемых вентилейподключены последовательно-согласно 30 два дополнительных управляемых вентиля, свободные одноименные электродыкоторых объединены и подключены ковторому выводу индуктивной нагрузки,а управляющие электроды дополнитель ных управляемых вентилей подключенык выходам блока управления, причемисточник переменного напряжения через дроссель включен между точкамисоединения основных и дополнительных 40 управляемых вентилей. 2. Формирователь по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в качестведополнительных вентилей использова ны диоды, параллельно-встречно которым включены управляемые вентили,управляющие входы которых подключены к выходам блока управления.1309266 Составитель В.ЕрмаковТехред,М.Ходанич Корректор Л. Пилипенко Редактор И.Николайчук Подписное Тираж 902 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5