Способ импульсного преобразования постоянного напряжения

.СоциапистическихРеспублик ОП ИСАНИВ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЗЬСТВУ " (6 ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 19.04.79 (21) 2754801/24-07 с присоединением заявки йе -(53)М. Кд,Н 02 М 3/125 9 вударстееиай комитвт СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 23 10. 81. Бтоллетень ЗЧЬ 39Дата опубликования описания 25. 10.81 2) Авторы изобретен Павлов и В. Несвижский(71) Заявитель Ле нинградский электротехнический инс имени проф, М,А. Бонч-Бруевича 54) СПОСО ИПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВ НАПРЯЖЕНИЯнапряжторе. Изобретение относится к преобра" 6 овательной технике и может быть применено. для получения импульсов напряжения с регулируемой амплитудой в импульсных преобразователях, которые могут являться, например, составной частью регулируемых источников высокого напряжения.Известны способы импульсного преобразования, реализованные в устройствах 1 и 1,23Наиболее близким к изобретению является способ импульсного преобразования постоянного напряжения путем резонансного. разряда накопительт 5 ного конденсатора и периодического подключения его к цепи нагрузки 31 .В известных способах преобразования резонансный заряд конденсатора производится через основной тиристор,20 который запирается при достижении максимального значения напряжения на кояпенсаторе, практически равного удвоенному значению входного яапряжения, Указанное значение напряжения на конденсаторе сохраняется до момента подключения его к цепи нагрузки. При подключении конденсатора к нагрузке с помощью дополнительного тиристора производится его разряд.При этом в цепи нагрузки образуемпульс тока (напряжения), ампликоторого пропорциональна укаому вьппе максимальному значения на накопительном ко Недостатком известных способов является отсутствие возможности регулировки амплитуды выходных импульсов, поскольку разряд накопительно-го конденсатора производится всегда при одном и том же напряжении яа нем, независимо от частоты его коммутации,Кроме того, регулировка выходного напряжения в известных способах возможна лишь в случае дополнительного преобразования получаемых импульсовв постоянное напряжение, например путем выпрямления и фильтрации. При этом регулировка среднего значения выходного напряжения при конечной фиксированной нагрузке производит. ся путем изменения частоты коммутации основного и дополнительного тиристоров, т.е. изменением скважности следования импульсов тока при неизменной их амплитуде. Однако при нагрузке, близкой, к режиму холостого хода, выходное напряжение в известных устройствах также практически не регулируется путем изменения скважности импульсов, поскольку конденсаторы фильтра выпрямителя заряжаются до амплитудного значения импульсного напряжения, которое остается неизменным. Это ограничивает область применения таких устройств.Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения воэможности регулирования амплитуды выходных импульсов.Поставленная цель достигается тем, что в способе импульсного преобразо. вания постоянного напряжения путем резонансного заряда накопительного конденсатора и периодического подключения его к цепи нагрузки с регулируемой частотой коммутации, указанное подключение накопительного конденсатора осуществляют после прохождения напряжения на нем через максимальное значение, а изменение амплитуды выходных импульсов производят путем изменения частоты) коммутации накопительного конденсатора на нагрузку в пределах от Е до 2 1., где Р - частота собственных колебаний резонансной зарядной цепи.Отличительные особенности данного способа заключаются в том, что после резонансного заряда накопительного конденсатора до максимального значения напряжения производят его резонансный перезаряд. В процессе указанного перезаряда конденсатора после прохождения напряжения на нем через максимальное значение осуществляют периодическое подключение его к цепи нагрузки, При этом изменение ампли" туды выходных импульсов производят . путем изменения уровня напряжения О на накопительном конденсаторе в мо . мент подключения к цепи нагрузки, что достигается изменением частотыкоммутации накопительного конденсатора при постоянстве частоты Р собствен 875556 4ных колебаний резонансной заряднойцепи. Таким образом, подключая нагрузку к конденсатору в момент време-.ни, соответствующие различным значениям напряжения О на конденсаторе(,от минимального до максимального)регулируют в широких пределахампли 1туду выходных импульсов, посколькупоследние пропорционапьны указанному напряжению ОО. При этом наибольший диапазон регулирования амплитудыимпульсов при минимальном диапазонеизменения частотыкоммутации полу-.чают в том случае, если частоту 1 изменяют в пределах от Г до 2 Г.В указанном диапазоне изменениячастотыкоммутации одновременнос ростом частоты увеличивается амплитуда импульсов.На фиг,1 и 2 приведены два вариан.та схем импульсных преобразователей,в которых реализуется предлагаемыйспособ на фиг.3-8 изображены временные диаграммы напряжений и токовв приведенных схемах, поясняющиепроцессы преобразования и регулирования амплитуды выходных импульсов приосуществлении способа импульсногопреобразования (на фиг.3-5 при Г2 Г; на фиг. 6-8 при =2 Р.30Импульсный преобразователь, реализуншчй способ, содержит дроссель1, конденсатор 2, трансформатор 3,тиристор 4, нагрузку 5 и генератор6 управляющих .импульсов.В исходном состоянии тиристор 4 закрыт и при подаче напряжения Е (питания)производится резонансный заряд конденсатора, в процессе которого напряжение на,нем колебательно достигает40 значения Е.ВПри. подаче, импульса управления0 от генератора 6 на тиристор 4,последний открывается и конденсатор2 подключается к цепи нагрузки.45 При этом в результате разряда конденсатора через тиристор и первичнуюобмотку трансформатора 3 в последнем образуется импульс тока 1%При уменьшении разрядного тока 1конденсатора до величины, меньшейтока удержания тиристора, последнийзакрывается 1,момент времени 4 на55 фиг.3) и начинается резонансныйзаряд конденсатора 2 через дроссель1 при отрицательном начальном напряжении на конденсаторе 0= -Е,. После.875556 15 5прохождения максимального,значейия напряжения О 1 ОКС , которое может .превышать удвоенное значение напряжения .Е ,источника, из-за наличия указанного начального отрицательного напряжения, происходит резонансный перезаряд конденса-тора и при достижении минимального значения 0 ( момент времениВ на фиг.3) йроизводится подключение 1 О конденсатора 2 к цепи нагрузки путем открывания тиристора импульсом управления от генератора б, При этом в результате разряда конденсатора в цепи нагрузки образуется импульс тока 1 1 фиг.5) с минимальнойТминамплитудой, пропорциональной величине )С моиПосле разряда конденсатора и запирания тиристора начинается новый цикл резонансного заряда конденсатора при начальноЮ напряжении, равном )С =-)СМИНТаким образом, при периодической коммутации конденсатора 2 с частотойравной частоте г собственных колебаний зарядной цепи, получаютвыходные импульсы с минимальной амплитудой и периодом следованияПри увеличении частоты коммутации ЗОнакопительного конденсатора 2 подключение конденсатора к нагрузке и егоразряду будет происходить при больших значениях напряжения на конденсаторе и, следовательно, будет возрас- зтать амплитуда импульсов тока 1 .и,соответственно, выходных импульсовнапряжения на нагрузке.Крометого, вследствие измененийначальных условий резонансного заря О да конденсатора 1,в данном случае увеличения отрицательного напряжения.на нем в результате перезаряда, через обмотку трансформатора 3), максимальное значение напряже 1 ияОсмцдна 45нем также будет возрастать фиг 6 и при частоте коммутирующих импульсовфиг.7)=21(т.е. при подключении конденсатора к.цепи нагрузки в мо-,мент времени, близкие к моменту йрохождения напряжения на нем через,максимальное значение ) оно достигает максимально возможного значения, которое в зависимости от параметров схемы может значительно превышать удвоенное напряжение источника питания(1)смокс 72 Е). Вследствие этого амп- литуда импульсов тока 1-р(фиг 8) также резко возрастает и достигает мак.симального значения, пропорционально-,гоО , , Благодаря этому обеспечиС МОКСвается широкий диапазон регулировкиамплитуды выходных импульсов приизменении частоты коммутации в пределах Р 1%2 Г.Преимуществом предлагаемого способа преобразования является расширение диапазона регулирования среднего значения выпрямленного напряжения и выходной мощности в случаеподключения импульсного преобразователя к нагрузке через выпрямительи работ на нагрузку в режиме, близкомк рвкиму холостого хода,Кроме того, формирование выходныхимпульсов при использовании резонансного заряда конденсатора и подключении к нагрузке во время его резонансного перезаряда позволяет существенно повысить КПД преобразователя,Предлагаемый способ импульсногопреобразования целесообразно исполь"зонйть при получении регулированияпостоянного напряжения в устройствахвысоковольтной техники, напримерв устройствах для высоковольтнойтренировки электровакуумных приборовпри их производстве и эксплуатации,в устройствах для испытания электрической изоляции и т.д.Формула изобретенияСпособ импульсного преобразования1 постоянного напряжения путем резонансного заряда накопительного конденсатора и периодическогб подключения его к цепи нагрузки с регулируемой частотой коммутации, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения области применения за счетобеспечения возможности регулирования амплитуды выходных импульсов,упомянутое подключение накопительногоконденсатора осуществляют после прохождения напряжения на нем черезмаксимальное значение, а изменениеамплитуды выходных импульсов производят.путем изменения частоты коммутации накопительного конденсатора нанагрузку в.пределах от Г до 2 Р, гдеГ-,частота собственных колебаний резонансной зарядной цепи,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Ф 3543130, кл. 321-21.970.2. Патент Нидерландов 9126873,кл. 92 р, 19733. Авторское свидетельство СССРФЬ 575744, кл. Н 02 М 3/135, 1977.