Генератор высоковольтных импульсов

(23) Прио 3) УДК 621.37 (088.8) 30.01.82. Бюллетеньвания описания 05.02.82 ликов по делам нэобретеннй и атхрмтий(54) ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСО Известен генератор высоковольтных имульсов, содержащий ряд последовательно оединенных емкостных накопителей энерии, подключенных через зарядные элемен ы к источнику питания и зашунтированных ерез один перезарядной цепочкой, вклюающей индуктивность и неуправляемый коммутатор, коммутаторы соединены последоательно через вспомогательные конденсаоры 11.Недостатком данного генератора являетя невозможность обеспечения формироваия апериодических импульсов напряжения, также регулирования соотношения амплиИзобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано для испытания изоляции высоковольтного оборудования как импульсами напряжения апериодической формы, так и импульсами напряжения, содержащими апериодическую и колебательную составляющие, а также для питания, например, газовых лазеров, ускорителей заряженных частиц прямоугольными импульсами напряжения с повышенной стабильностью вершины импульса. туд колебательной и апериодической составляющих импульсов напряжения.Известен другой высоковольтный генератор, содержащий либо ряд последовательно соединенных искусственных формирующих линий, либо ряд последовательно соединенных конденсаторов, зарядные цепи, обеспечивающие зарядку конденсаторов или линий попарно встречно и индуктивные цепи, подключенные параллельно к одному из каждых двух конденсаторов или линий и состоящие из индуктивности и полупроводникового коммутатора 2.Недостаток данного генератора - невозможность формирования апериодических импульсов напряжения в схеме с конденсаторами и наличие значительных колебаний на вершине прямоугольного импульса в схеме с искусственными формирующими линиями.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является генератор высоковольтных импульсов, содержащий ряд последовательно соединенных емкостных накопителей энергии, подключенных через зарядные элементы к источнику питания и зашунтированных через один пере 9022274 зф 55 зарядной цепочкой, включающий катушку индуктивности и управляемый коммутатор с устройством запуска, блок управления, подключенный через последовательно соединенные элементы связи к устройствам запуска (3. Недостатками данного генератора являются неполное использование его функциональных возможностей, а именно невозможность формирования колебательных импульсов напряжения и регулирования соотношения амплитуд колебательной и апериодической составляющих без перестройки электрической схемы генератора, а также недостаточная стабильность вершины прямоугольных импульсов в схеме генератора с последовательным соединением искусственных формирующих линий.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора без перестройки электрической схемы за счет обеспечения формирования колебательных импульсов напряжения и регулирования соотношения амплитуд колебательной и апериодической составляющих импульсов напряжения.Поставленная цель достигается тем, что в генераторе высоковольтных импульсов, содержащем ряд последовательно соединенных емкостных накопителей энергии, подключенных через зарядные элементы к источнику питания и зашунтированных через один перезарядной цепочкой, включающем катушку индуктивности и управляемый коммутатор с устройством запуска, блок управления, подключенный через последовательно соединенные элементы связи к устройствам запуска, устройства запуска коммутаторов посредством элементов связи образуют по крайней мере две цепи управления, при этом одна цепь соединена с блоком управления непосредственно, а другая через блок задержки.Блок задержки обеспечивает задержку запускающего импульса с блока управления на устройства запуска коммутаторов одной цепи относительно другой. Благодаря задержке начала переходного процесса в части пе реза рядных контуров обеспечивается сдвиг во времени складываемых импульсов напряжения. Изменением времени задержки можно регулировать соотношение амплитуд колебательной и апериодической составляющих импульса напряжения. При времени задержки, равном половине периода собственных колебаний перезарядных контуров, на нагрузке формируется апериодический импульс напряжения В схеме генератора с последовательным соединением искусственных формирующих линий при обеспечении задержки начала переходного процесса в части линий на время, равное половине периода собственных колебаний звена линий, колебания на вершине прямоугольо 20 и зо зз ао ных импульсов, формируемых соседними линиями, оказываются в противофазе и компенсируются, Тем самым повышается стабильность вершины прямоугольного импульса.На фиг. 1 и 2 приведены принципиальные электрические схемы генератора с последовательным соединением емкостных накопителей с трехэлектродными и многозазорными разрядниками соответственно; на фиг, 3 - схема генератора с последовательным соединением искусственных линий; на фиг. 4 и 5 - кривые напряжения, формируемые генератором по схемам фиг. 1, 2 и 3 соответственно.Генератор (фиг. 1), работающий на нагрузку 1, содержит источник 2 питания, зарядные резисторы 3 = 1 - 3 = 8, последовательно соединенные конденсаторы 4 = = 1 - 4= 8 (емкостные накопители энергии),зашунтированные через один перезарядными цепочками, состоящими из катушек индуктивностей 5 = 1 - 5 = 4 и управляемых трехэлектродных коммутаторов 6 = 1 - 6= = 4, управляющие электроды которых через устройства запуска 7 = 1 - 7-4(выполненные на резисторах) соединены с одним из основных электродов коммутаторов 6. = 1 - 6== 4 и посредством конденсаторов связи 8 = = 1 - 8 = 4 образуют две цепи, одна из которых подсоединена к коммутаторам четных ступеней 6 = 2, 6 = 4, а другая к коммутаторам нечетных ступеней 6 = 1,6=3. Обе цепи соединены с блоком 9 управления, причем одна непосредственно, а другая - через блок 10 задержки.В варианте генератора (фиг. 2) с многозазорными коммутаторами устройства запуска 7 = 1 - 7 = 4 последние подключены параллельно коммутаторам 6 = 1 - 6 = 4, управляющие электроды которых соединены с выходом устройств запуска, которые также посредством конденсаторов связи 8 = 1 - 8: = 4 образуют две цепи управления. В генераторе (фиг. 3) для формирования прямоугольных импульсов конденсаторы 4 = 1 - 4= = 4 выполнены в виде искусственных формирующих линий. Генератор работает следующим образом.После зарядки от источника 2 питания конденсаторов 4 = 1 - 4 = 8 через зарядные резисторы 3 = 1 - 3 = 8 с блока 9 управления выдается два запускающих импульса, один на управляюшие электроды одной цепочки, например, нечетных коммутаторов 6 = 1,6=3, второй с задержкой в блоке 10 задержки на управляющие электроды другой цепочки, например, четных коммутаторов 6 = 2, 6 = 4. Коммутаторы 6 = 1, 6 = 3 пробиваются. Начинается переходный процесс в перезарядных контурах четных ступеней. Через интервал времени, заданный блоком 10 задержки, пробиваются коммутаторы 6= = 2, 6 = 4. Начинается переходный процессв перезарядных контурах четных ступеней.Обеспечением сдвига начала переходного процесса в перезарядных контурах четных ступеней относительно контуров нечетных ступеней на нагрузке генерируется импульс напряжения необходимой, заранее заданной 5 формы, Так при времени задержки, равном нулю, на нагрузке генерируется колебательный импульс напряжения (фиг. 4 а, кривая 2), Кривые 1 (фиг. 4 а, б, в) формируются одной ступенью генератора. При времени задержки, равном половине периода Т/2 собственных колебаний перезарядного контура, на нагрузке генерируется импульс напряжения апериодической формы (фиг. 4, б). При обеспечении времени задержки между нулем и Т/2 на нагрузке генерируется импульс напряжения, содержащий апериодическую и колебательную составляющие, причем соот. ношение их амплитуд определяется временем задержки.В схеме генератора (фиг. 2) с много- зазорными коммутаторами одновременно с о зарядкой емкостных накопителей 4 = 1 - 4=8 заряжаются устройства 7 = 1 - 7 = 4 запуска, При приложении с блока 9 управления управляющего импульса устройства 7 = 1 - 7 = 4 запуска срабатывают, обеспечивая тем самым пробой многозазорных коммутаторов 6 = 1 - 6 = 4. Ь остальном работа генератора аналогична рассмотренному выше, Схема генератора с устройством запуска обладает тем достоинством, что в нем расширен диапазон надежной работы раз- ЗО рядников по напряжению без изменения межэлектродных промежутков.Работа генератора (фиг. 3) с искусственными линиями аналогична описанным. При обеспечении времени задержки, равном половине периода собственных колебаний звена линий, на нагрузке генерируется прямоугольный импульс напряжения с повышенной стабильностью вершины (фиг. 5, кривая 2), что обеспечивается компенсацией складываемых в противофазе колебаний на вер о шине импульса. Таким образом, введением в схему генератора, выполненного с последовательным соединением емкостных накопителей энергии, задержки начала переходного процесса в части перезарядных контуров обеспечивается получение на нагрузке импульсов напряжения различной фоомы без изменения схемы генератора, что значительно расширяет возможности его применения. Кроме того, применение задержки в схеме генератора с последовательным соединением искусственных линий значительно повышает стабильность вершины прямоугольного импульса.Формула изобретенияГенератор высоковольтных импульсов, содержащий ряд последовательно соединенных емкостных накопителей энергии, подключенных через зарядные элементы к источнику питания и зашунтированных через один перезарядной цепочкой, включающий катушку индуктивности и управляемый коммутатор с устройством запуска, блок управления, подключенный через последовательно соединенные элементы связи к устройствам запуска, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора без перестройки электрической схемы, устройства запуска коммутаторов посредством элементов связи образуют по крайней мере две цепи управления, при этом одна цепь соединена с блоком управления непосредственно, а другая через блок задержки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Великобритании1083139,кл. Н 3 Р, опублик. 1967.2. Патент Великобритании1208411,кл. Н 3 Т, опублик. 1970.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке2707527, кл. Н 03 К 3/53, 902227902227ф и.1Составитель В. Казаков Редактор А. Мотыль Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга Заказ2418/69 Тираж 953 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4