Генератор импульсов

(51) М. Кд. Н 03 К 3/55 3 Ьеударетееннмй кемнтет СССР йо делам нзобретеннй н вткрытнй(54) ГЕНЕРЛТОР ИИПУ мпулься ист са руз к енти ыми яющи ей и тствующи огическо выхо бло программно- В качестве управляемьются игн х вентилеи испол тронныеммутировкоторых разрядники, ть мощности пообные кначения остигаю 0 10 ф В 5 х устроиств я Недостатком таляется низкий КПД за значительЙ, р отив еивае х величин энерг лениях при х упранляепае возможа балла ключени мых ключ тных со дополнитй и огран ормиров ып. ен вазипрямо пни сти пр ных импульс то Б. А. Куз нецов и А. Г. Нечаев Изобретение относится к иной технике и может быть использовано для получения плазмы с помощьюразрядов в газоразрядных камерах различного назначения.Известен импульсный генератор (модулятор), содержащий источник питания, зарядный реактор, емкостные накопители энергии, в которых в качестве коммутаторов используются электронные модуляторные лампы, импульсные водородные тиратроны и другие элементы,с малым временем восстановления электрической прочности 111Недостаток таких генераторов - относительно малая коммутируемая мощность,. ограниченная коммутационной способностью перечисленных коммутирующих элементов.Известен также генератор мощных импульсов тока, содержащий зарядное устройство, зарядный реактор, подключенный к конденсаторным бачерез две параллельные тино-диодиые цепочки, а конденые батареи подключены к начерез основные управляемые и и щунтированы дополнительправляемыми вентилями, управ- электроды управляемых венти-, тиристоров соединены с соот3 91Цель изобретения - увеличениеКПД мощных генераторов и повькениенадежности их работы.Поставленная цель достигаетсятем, что в генераторе импульсов,содержащем накопители электричес"кой энергии, подключенные черезсоответствующие зарядные ключи и. зарядный реактор к зарядному блоку,а через соответствующие разрядные ключи - к нагрузке, параллельно накопителям включены нунтирующие цепочки из последовательно соединенных управляемого разрядника и резистора, синхронизатор импульсов управления, блоки запуска зарядных клвчей, накопители электрической энергии выполнены в виде искусственных формирующих линий, иунтированных на входе цепочкой и после довательно соединенных первого ддполнительного управляемого разрядника и первого дополнительного резистора, а на выходе - цепочкой из последовательно соединенных второго дополнительного управляемого разрядника, второго дополнительного резистора и конденсатора, параллельно которой включен делитель, напряжений, выход которого подключен к входу блока сравнения, второй:вход которого подключен к источнику Опорного напряжения, выход блока сравнения подключен к входу модулятора поджигающих импульсов второго дополнительного управляемого разрядника непосредственно, а к входам модуляторов поджигающих импульсов первого дополнительного управляемого разрядника и управляемого разрядника нунтирующей цепочки через соответствующие блоки задержки.Кроме того, в, цепь нагрузки введен датчик пробоя сопротивления нагрузки, выход которого через соответствующие блоки запрета подключен к входам блоков запуска зарядных ключей и к входам модуляторов поджигающих импульсов разрядных ключей, вторые входы блоков запрета подключены к синхронизатору импульсов.управления.На чертеже представлена структурная электрическая схема генератора.В генераторе зарядный блок 1 через реактор 2 и зарядные составные ключи на тиристорах 3, 4 и диодах 5, 6 подключены к входам искусст 7312 4"зенных формирующих линий 7 и 8. Навходе каждой линии включена цепочка, состоящая из первого дополнительного управляемого разрядника 9 (10),подключенного аиодои к выходу зарядного ключа и первого дополнительно. го резистора 11 О 2), Выход каждойлинии 7 и 8 через разрядные управляемые ключи 13 и 14, включенные соглас но с полярностью напряжения зарядалинии, подключен к нагрузке 15 через датчик 16 пробоя сопротивлениянагрузки. На выходе каждой линиивключена цепочка из второго допопни- И тельного разрядника 17 (18), второгодополнительного резистора 19 .(20)и конденсатора 21 (22) и щунтирувцая цепочка из разрядника 23 (24)и резистора 25 (26).20 Анод разрядника 23 (24) шунтирующей цепочки соединен с катодом разрядника 17 (18) защитной цепочки иподключен к аноду ключа 13 (14). Высоковольтный делитель 27 (28) напря жения средним выводом подсоединен кпервому входу блока 29 (301 сравнения е Второй ВХОД блОка 29 (30) ПОДкдючен к выходу источника 31 (32)опорного напряжения, а выход соединен с входом модулятора 33 (34) поджигающего импульса разрядника 17 (18)и через блок 35 (36) временной задержки - с входои модулятора 37 (38)разрядников 9 (1 О), Через блок 39 (4 О) 35задержки выход блока 29 (30) соединен с входом модулятора 41 (42) поджигающих импульсов разрядника 23 (24)нунтирующей цепочки. Выход датчика16 подключен к первым входам блоков Щ43-46 запрета к вторым входам коЭторых подключены соответствующие выхода синхронизатора 47 импульсов управления. Выходы блоков 43 и 44 подключены к входам блоков 48 и 49 запуска тиристоров 3 и 4 зарядных ключей, а выходы блоков 45 и 46 - к входам модуляторов 50 (51) поджигающихимпульсов разрядных ключей 13 и 14.1Генератор работает следующим Обо разом.При разряде искусственной Формирующей линии 7 (8) на нагрузку 15,сопротивление которой не согласованос волновым сопротивлением линии, конденсаторы ячеек формирувщей линииперезаряжаются напряжением обратнойполярности, величина которого зависит от степени рассогласования сопро5 Й 731 тивленкй. Значительная величина обратного напряжения, приложенная к ключу 13 .(14), приводит к обратному зажиганию ключа (нгнитроннаго разрядника) и возникновению затяжных колебаний в разрядном контуре. Снижение амплитуды обратного напряжения иа разрядном ключе 13 (14) при одновременном снижении скорости спа да тока разряда обеспечивается вклю О чением разрядника 1 (18), причем нелюбовна обратиога напряжения опреде. ляется параметрами резистора 19 (20) и конденсатора 2 1 (22).Сигнал на запуск модулятора 33 (34)15 поступает с блока 29 (ЗО), связанного с источником 31 (32) и средней точкой высоковольтного делителя 27 (28). В то ке времй предлагаемый метод среза выброса напряжения обратной 20 полярности приводит к смене знака напряжения на конденсаторах линии на первоначальный, начиная с входной ячейки Формирующей линии.Для мощных игнитранных разрядников 5 с большим временем восстановления электрической прочности и ограниченными венткльнымк свойствами, быстрый возврат положительного напряжения на анод мажет привести к переводу зо ключа 13 (14) в режим тлеющего разряда, В этом случае очередное включение соответствующего тиркстора 3 (4) вызывает сквозное зажигание в схеме 1,одновременно открыты зарядный и соответствующий .Разрядный ключ) Величина павторнага .положительного напряжения на аноде ключа 13 (14) снижается включением через блок 35 (36) цепочки, состоящей из разрядника 9(10) и резистора 11 (12). Формула изобретения 1. Генератор импульсов, содержащий накопители электрической энергии, подключенные через саответствувщие зарядные ключи и зарядный реактор к зарядному блоку, а через соответствующие разрядные ключи - к нагрузке, параллельно накопителям включены шунтирующне цепочки из последовательно соединенных управляемога разрядника и резистора, синхронизатор импульсов управления, блоВключение через блок 39 (40) шунтирующей цепочки, состоящей из разрядника 23 (24) резистора 25 (26), 4 обеспечивает Формирование небольшога отрицательного напряжения на аноде разрядного ключа 13 (14) и восстановление ега электрической прочности. При пробое в нагрузке 15, который ведет к,полному возврату энергии в Формирующую линию 7 (8), в схеме предусматривается Ьармиравание паузы в работе тиристоров 3, 4 и ключей 13, 14 при помощи сигнала,55 наступающего с датчика 16 на блоки 43-46 и запрещающего прохождение имкульсов управления, Формируемых синхронизатором 47 на входы блоков 2 648, 49 тиркстарав 3, 4 и модуляторов 5 О, 51 ключей, 14.Длительность каузы в работе генератора прк пробое в нагрузке равна ,3-5 периодам следования выходных импульсов генератора. Гашение колебаний энергии в дюрмирующей линии 7 8) при пробое и приведение линии в исходное состояние производится включением разрядников 9, 17, 23 10, 18, 24) через соответствующие модуляторы 33, 37, 41 (34, 38, 42) и блоки 35, 39 (36, 40) сигналом с блока 29 (30).Дополнительное увеличение надежности работы предлагаемого генера-.: тора (при пробоях в нагрузке) можно осуществить включением на выходе зарядного реактора дополнительного управляемага ключа для,перевода зарядного тока ва время паузы в работе схемы генератора в параллельную цепь.Предлагаемая схема генератора позволяет навыснть КПД за счег более полного использования энергии емкостных накопителей, входящих в состав искусственных Формирующих линий, и обеспечивает возможность работы генератора при формировании квазипрямоугольных импульсов с плоской вершиной и значительной крутизной Фронтов при различных степенях рассогласования сопротивлений Форми-, рующих линий и нагрузки,.Предлагаемая схема позволяет использовать в мощных генераторах, предназначенных для Формирования импульсов тока амплитудой, ке менее 3 кА, длительностью 30-1 ОО мкс, напряжением 4 О кВ и вьппе, при частоте следования иютульсов до 5 ОО в секунду, игнитронных разрядников с большим временем восстановления электричес-кой прочности (до 1 мс) и ограниченными вентильными свойствами,7 9173 "ки запуска зарядных ключей, о т л н " ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью увеличения КПД генератора, накопители электрической энергии выполнены в виде искусственных Аормиру ющих линий, иунтированных на входе цепочкой из последовательно соединенных первого дополнительного управляемого разрядника и первого дополнительного резистора, а на выходе - О цепочкой из последовательно соединенных второго дополнительного управляемого разрядника, второго дополнительного резистора и конденсатора, параллельно которой включен делитель 15 напряжения, выход которого подключен к входу блока сравнения, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выход блока сравнения подключен к входу модуля тора поджигающих импульсов второго дополнительного управляемого разрядника непосредственно, а к входам мо.дуляторов поджигающих импульсов пер 2ного дополнительного управляемого разрядника и управляемого разрядника нунтирующей цепочки через соответ" ствующие блоки задержки.2. Генератор по п. 1, о т л и.- ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повынения надежности работы генератора, в цепь нагрузки введен датчик пробоя сопротивления нагрузки, выход которого через соответствующие блоки запрета подключен к входам блоков запуска зарядных ключей и к входам модуляторов поджигающих импульсов разрядных ключей, вторые входы блоков запрета подключены к синхронизатору импульсов управления,Источники информации,принятие во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССРВ 331503, кл. Н 05 Н 7/02, 1970.2. Авторское свидетельство СССРУ 618838, кл. Н 03 К 3/55, 1978