Тиристорный генератор импульсов
Патент 959244
Авторы
Тиристорный генератор импульсов
Иллюстрации
Реферат
Н И Е (и)959244
И ЗОВРЕТЕ Н ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социапистических
Республик (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 08.09.80 (21) 2980224/24-О7 (51)M. Кл.
Н 02 М 9/02
В 23 Р 1/02 с присоединением заявки № тввуаарствеквыЯ квинтет
СССР во Авлам взобретеккЯ и еткрытвЯ (23) Приоритет
Опубликовано 15.09. 82. Бюллетень № 34
Дата опубликования описания 15.09. 82 (53) УДК 621. 314..1(088.8) (72) Авторы изобретения
С.M.Êàöíåëüñoí, А.П.Лебедев, Ю.В.Озно ин g -Н..А.Скрипко
1 j >
"" R)
6М
1
Уфимский авиационный институт им. рджоникидэе (7l ) Заявитель (54) ТИРИСТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМЯУЛЬСОВ
Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источни ка питания для зле ктрофизи чес кой обработки металлов °
Известен тиристорный генератор импульсов для электрофизической обработки металлов инверторного типа, выполненный на основе тиристорных прерывателей постоянного тока Г1)..
Известен тиристорный генератор униполярных импульсов тока, содержащий зарядный тиристор, накопитель" ный конденсатор и разделительный диод, соединенные последовательно и включенные между первыми входным и выходным выводами, причем общая точка зарядного тиристора и накопительного конденсатора связана с первым выходным выводом через разрядный тиристор, а к общей точке накопительного конденсатора и разделительного диода подключен первый вывод обратного диода, второй вывод которого связан со вторым входным и вы ходным выводами. К общей точке зарядного тиристора и накопительного конденсатора подключен первый вывод дополнительного обратного диода, 5 причем вторые выводы обоих обратных диодов связаны через дроссель со вторыьи входными и выходными выводаип (2).
Однако этот генератор в каждой своей ячейке дает импульсы неодинаковой амплитуды и для получения суммарного импульса прямоугольной формы необходимо число ячеек равное четырем или кратное четырем. Кроме то": го, каждый тиристор работает в этом генераторе только одну четверть цикла работы ячейки и зарядные тиристоры загружены по току меньше, чем
zo разрядные, что снижает эффективность йспользования тиристоров.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является генератор импульсов, в котором пре3 95924 образовательная ячейка содержит зарядный и разрядный тиристоры, два встречных диода и коммутирующий конденсатор. Этот генератор позволяет получить в цепи нагрузки одиночные импульсы тока как при заряде, так и при разряде коммутируоцего конденсатора (31.
Однако он не позволяет получить непрерывнь1е своей совокупности пря- 1о моу гол ьные и мпул ь сы т ока, не обходиъне для импульсной электрофизической обработки металлов. При уменьг. шении сопротивления нагрузки амплитуда тока импульса этого генератора 15 возрастает и для защиты его от сверхтоков и от повреждения при коротких замыканиях необходима установка балластных резисторов, что существенно снижает его КПД, Цель изобретения — ограничение тока и повышение КПД.
Поставленная цель достигается тем, что в тиристорном генераторе импульсов, выполненном в виде преобразовательных ячеек, связанных со вводными выводами через индуктивно-емкостные фильтры,. причем каждая ячейка содержит зарядный тиристор, разрядный тири тор, первый встречный диод и второй встречный диод, соединенные последовательно и подключенные к выходу фильтра, общая точка зарядного и разрядного тиристоров связана с общей точкой встречных диодов через коммутирующий конденсатор, а общая точк- разрядного тиристора и первого встречного диода связана с выходным выводом, в каждую ячейку .введены коммутирующий и насыщающийся дроссели, причем коммутирующий дрос46 сель включен между общей точкой разрядного тиристора и первого встречного диода и выходным выводом, а насыща,а1ийся дроссель - последовательно с коммутирующим конденсатором.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема генератора серий импульсов в трехячеиковом исполнении; на фиг,2 временные диаграммы токов каждой ячейки и тока нагрузки.
Генератор состоит из источника
1 постоянного тока и нескольких идентичных ячеек, подключенных к общей нагрузке 2. Каждая ячейка содержит входной дроссель j с конденсатором фильтра 4 и соединенные последовательно зарядный тиристор 5„ разряд-, ный тиристор 6 и встречные зарядный
4 ф диод 7 и разрядный диод я. между точ кеми соединения тиристоров между сооои и диодов между собои включена це почка, состоящая из последовательно соединенных коммутирующего конденсатора 9 и насыщающегося дросселя 10.
Между точкой соединения катодов тиристора 6 и диода 7 и выходным выводом нагрузки .2 включен коммутирующий дроссель 11.
Генератор работает следующим образом.
Перед включением тиристоров инвертора конденсаторы фильтра 4 заряжены. Тогда при включении тиристора начинается колебательный заряд кон"
C денсатора 9, при этом ток течет через тиристор 5, конденоатор 9, насыщающийся дроссель 10, диод 7, дроссель 11, нагрузку 2, и конденсатор фильтра 4. Этот ток будет колебательным, дднайо когда конденсатор 9 зарядится до напряжения, равного напряжению источника постоянного; тока, включается диод 8, заряд конденсатора 9 првкращается, тиристор 5 гаснет, а запас энергии, накопленный в магнитном поле дросселя 11, ток в котором в момент погасания тиристо" ра 5 не равен нулю, а имеет еще значительную величину, будет равходо" ваться при дальнейшем протекании тока дросселя 1 1 через нагрузку 2, диод 8 и диод 7. За время протека". ния тока по указанному контуру тиристор 5 успевает восстановить свою управляемрсть. После погасания тиристора 5 на нем остается небольшое отрицательное напряжение, обусловленное тем, что в цепи конденсатора
9 имеется насыщающийся дроссель 10 очень малой индуктивности по сравнению с индуктивностью дросселя 1,1, что немного затягивает погасание тиристора 5 и конденсатор 9 успевает зарядиться.до напряжения на 5104 выше, чем напряжение источника постоянного тока. После того, как ток в цепи нагрузки 2 становится рав» ным нулю и энергия магнитного поля в дросселе 11 израсходуется, включается разрядный тиристор 6, и конденсатор 9 начинает разряжаться. При этом ток течет через иристор 6, дроссель t1, нагрузку 2, диод 8 и насыщающийся дроссель 10. Направление тока s нагрузке 2 остается таким же, которое было при .заряде конденсатора 9. В момент времени, ког Формула изобретения
Тиристорный генератор импульсов, выполненный в виде преобразовательных ячеек, связанных с входными вывода" ми через индуктивно-емкостные фильтры, причем каждая ячейка содержит зарядный тиристор, разрядный тиристор, первый встречный диод и второй встречный диод, соединенные последовательно и подключенные к выходу фильтра, общая точка зарядного и разрядного тиристоров связана с общей точкой встречных диодов через. коммутирующий конденсатор, а общая точка разрядного тиристора и первого встречного диода связана с выходным выводом, отличающийся тем, что, с целью ограничения тока и повышения
КПД, в каждую ячейку введены коммутирующий и насыщающийся дроссели, при,чем коммутирующий дроссель включен
I между общей точкой разрядного тиристора и первого встречного диода и выходным выводом, а насыщающийся дроссель - последовательно с коммутирующим конденсатором, 5 9592ii да конденсатор 9 разряжается до нуля, включается диод 7 и также, как в предыдущем случае> тиристор 6 включается, а ток продолжает протекать через дроссель 11, нагрузку 2, диод 8 и диод,7. 3а это время тиристор 6 успевает восстановить свою управляемость, так как яа нем будет сохраняться небольшое отрицательное напряжение, составляющее 5- 1О от на- 1о пряжения источника постоянного тока, Это напряжение обусловлено действием насыщающегося дросселя, который задерживает выключение тиристора 6, и конденсатор 9 в процессе разряда 1ь успевает незначительно перезарядиться.
В результате полного цикла работы одной ячейки в цепи нагрузки получают два. следующих один за другим униполярных импульса тока равной амплитуды (фиг. 2).
Вторая и третья ячейки работают аналогично, но моменты включения их тиристоров по отношению к первой д ячейке и между. собой сдвинуты по фазе на равные интервалы времени, что позволяет сформулировать суммарный прямоугольный импульс тока стабиль" ной амплитуды и регулируемой .длитель- @ ности (фиг. 2). .
Получение прямоугольных периодических импульсов с регулируемой длительностью и регулируемой скважностью .осуществляется схемой управления, снимающей и подающей управляющие им35 пульсы на тиристоры генератора.
Предлагаемая схема тири сторного генератора серий импульсов тока позволяет более эффективно использовать
49 вентили, так как избыточная энергия, запасаемая в реактивных элемент.ах схемы не возвращается обратно источнику постоянного тока через обратные диоды, а полностью расходуется в нагрузке, что существенно повышает
КПД генератора. Кроме того, высокочастотные импульсы тока; генерируемые
4 d каждой ячейкой при работе зарядного и разрядного тиристоров одинаковы по амплитуде и следуют один за другим, так, что даже при одной ячейке можно получить непрерывную серию одинаковых импульсов. Применение двух, трех и более ячеек позволяет получить мощные импульсы тока прямоугольной
Формы регулируемой длительности и стабипьной амплитуды.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1, Авторское свидетельство СССР
N 729785, кл. H 02. M 7/515, 1979 °
2. Авторское свидетельство СССР
Н 430490, кл. Н 03 K 3/335, 1972.
3. Авторское свидетельство СССР
Ю 462688, кл. В 23 Р 1/02, 1974.
959244
Составитель А. Сытин
Редактор И.Касарда Техред И.Коштура Корректор 0.Ьилак
Заказ 7023 7 Тираж 721 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изо6ретений и открытий
113035, Москва, N-35, Рауяская наб., д. 4/5
Млиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проекгная,