EA019209B1 - Pulse quasi-resonant modulator - Google Patents
Pulse quasi-resonant modulator Download PDFInfo
- Publication number
- EA019209B1 EA019209B1 EA201101607A EA201101607A EA019209B1 EA 019209 B1 EA019209 B1 EA 019209B1 EA 201101607 A EA201101607 A EA 201101607A EA 201101607 A EA201101607 A EA 201101607A EA 019209 B1 EA019209 B1 EA 019209B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- output
- module
- voltage
- diode
- input
- Prior art date
Links
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к импульсным высоковольтным источникам питания и может быть использовано для получения на нагрузке, например управляющем электроде клистрона, лампы бегущей волны, ускорителя частиц и подобных им устройств, импульсов напряжения прямоугольной или ступенчатой формы в широком диапазоне изменения длительности и частоты формируемых импульсов. Задача изобретения - повышение надежности устройства в процессе его работы за счет уменьшения вероятности отказов ключей и диодов из-за перенапряжений, а также за счет применения двух режимов стабилизации напряжения на нагрузке, реализация возможности получения на нагрузке ступенчатого напряжения с различной формой огибающей и существенное уменьшение потерь энергии при перезаряде емкости нагрузки благодаря практически полной рекуперации энергии нагрузки во входной источник при использовании квазирезонансного метода перезаряда емкости нагрузки. В импульсном квазирезонансном модуляторе, содержащем управляемый источник переменного напряжения, соединенный последовательно с трансформатором, имеющим N вторичных обмоток, каждая вторичная обмотка, соединенная с выпрямителем, образует N последовательно соединенных модулей, положительный вывод каждого выпрямителя подключен к последовательно соединенным первому управляемому ключу и диоду, который зашунтирован вторым управляемым ключом, анод диода соединен с отрицательным выводом выпрямителя, катод диода первого модуля соединен с анодом диода второго модуля и т.д., анод диода первого модуля соединен с первым выводом нагрузки, а катод диода последнего модуля соединен со вторым выводом нагрузки, каждый из N датчиков напряжения подключен первым входным выводом к положительному выводу выпрямителя, а выход датчиков напряжения с Ι-γο по (Ν-1) модулей соединен с первым входом суммирующего устройства через третий управляемый ключ, выход датчика напряжения Ν-го модуля соединен с первым входом суммирующего устройства напрямую, второй вход суммирующего устройства соединен с выходом источника задающего напряжения, выход суммирующего устройства соединен с управляющим входом источника переменного напряжения, управление ключами модулей и третьим ключом производится от генератора управляющих импульсов, в каждом модуле введены ограничитель напряжения, подключенный к выходным выводам выпрямителя, защитный диод, подключенный параллельно первому управляемому ключу и соединенный своим катодом с положительным выводом выпрямителя, в каждом модуле второй входной вывод датчика напряжения соединен с отрицательным выводом выпрямителя, источник задающего напряжения выполнен с управляющим входом, генератор управляющих импульсов выполнен с (2Ν+1) выходными выводами, причем первая группа из N выходных выводов генератора управляющих импульсов подключена к управляющим входам первых ключей согласно номерам модулей, а вторая группа из N выходных выводов генератора управляющих импульсов подключена к управляющим входам вторых ключей согласно номерам модулей, при этом Ν=Κ+Μ, и обе группы из N выходных выводов составлены из прямых и инверсных выходов так, что первая группа составлена из К прямых выводов и М инверсных выводов, а вторая - из М прямых выводов и К инверсных выводов, причемThe invention relates to high-voltage switching power supplies and can be used to obtain, for example, a klystron control electrode, a traveling wave lamp, a particle accelerator and similar devices, rectangular or step voltage pulses in a wide range of changes in the duration and frequency of the generated pulses. The objective of the invention is to increase the reliability of the device during its operation by reducing the likelihood of failure of the keys and diodes due to overvoltage, as well as through the use of two modes of voltage stabilization on the load, realizing the possibility of obtaining a step voltage on the load with a different envelope shape and a significant reduction in losses energy when recharging the load capacitance due to the almost complete recovery of the load energy to the input source using the quasi-resonant method of recharging spine load. In a quasi-resonant pulse modulator containing a controlled AC voltage source connected in series with a transformer having N secondary windings, each secondary winding connected to a rectifier forms N series-connected modules, the positive terminal of each rectifier is connected to the first controlled key and diode, which shunted by a second controlled key, the anode of the diode is connected to the negative terminal of the rectifier, the cathode of the diode of the first module is connected to the diode node of the second module, etc., the anode of the diode of the first module is connected to the first output terminal, and the cathode of the diode of the last module is connected to the second output terminal, each of the N voltage sensors is connected by the first input terminal to the positive terminal of the rectifier, and the output of the voltage sensors with Ι-γο by (Ν-1) modules is connected to the first input of the summing device through a third controlled key, the output of the voltage sensor of the Ν-th module is connected directly to the first input of the summing device, the second input of the summing device is connected to by the driving voltage source, the output of the summing device is connected to the control input of the AC voltage source, the keys of the modules and the third key are controlled by a control pulse generator, a voltage limiter connected to the output terminals of the rectifier, a protective diode connected in parallel with the first controlled key and connected by its cathode to the positive terminal of the rectifier, in each module the second input terminal of the voltage sensor is connected to a negative the rectifier output, the source of the supply voltage is made with a control input, the control pulse generator is made with (2Ν + 1) output terminals, the first group of N output terminals of the control pulse generator connected to the control inputs of the first keys according to the module numbers, and the second group of N output the outputs of the control pulse generator are connected to the control inputs of the second keys according to the module numbers, with Ν = Κ + Μ, and both groups of N output terminals are composed of direct and inverse outputs so that The first group is composed of K direct conclusions and M inverse conclusions, and the second is composed of M direct conclusions and K inverse conclusions, and
019209 В1 переменные К и М во времени могут принимать значения от нуля до Ν, дополнительный выходной вывод генератора управляющих импульсов подключен к управляющему входу третьего ключа и к управляющему входу источника задающего напряжения, а введенный индуктивный элемент подключен между катодом диода последнего модуля и вторым выводом нагрузки. Импульсный квазирезонансный модулятор может дополнительно содержать резистор смещения и источник постоянного напряжения смещения, при этом анод диода первого модуля соединен с нагрузкой через источник постоянного напряжения смещения, подключенный к первому выводу нагрузки своим положительным выводом, и через резистор смещения, соединенный со вторым выводом нагрузки.019209 B1, the variables K and M in time can take values from zero to Ν, the additional output of the control pulse generator is connected to the control input of the third key and to the control input of the source of the supply voltage, and the introduced inductive element is connected between the cathode of the diode of the last module and the second output terminal of the load . The quasi-resonant pulse modulator may additionally comprise a bias resistor and a bias constant voltage source, while the anode of the diode of the first module is connected to the load through a bias constant voltage source connected to the first load terminal by its positive terminal and through a bias resistor connected to the second load terminal.
019209 Β1019,209 Β1
019209 Β1019,209 Β1
Изобретение относится к импульсным высоковольтным источникам питания и может быть использовано для получения на нагрузке, например, управляющем электроде клистрона, лампы бегущей волны, ускорителя частиц и подобных им устройств, импульсов напряжения прямоугольной или ступенчатой формы в широком диапазоне изменения длительности и частоты формируемых импульсов.The invention relates to high-voltage switching power supplies and can be used to obtain, for example, a klystron control electrode, a traveling wave lamp, a particle accelerator and similar devices, rectangular or step voltage pulses in a wide range of changes in the duration and frequency of the generated pulses.
Известен импульсный модулятор (патент США 5710520, кл. 330/10, МПК Н03Е 3/38, опубл. 20.01.1998), содержащий источник переменного напряжения, соединенный с трансформатором, имеющим несколько вторичных обмоток, образующих несколько модулей, соединенных последовательно для получения выходного напряжения. Каждый модуль содержит выпрямитель, положительный вывод которого соединен с первым выводом ключа, а отрицательный - с анодом диода, катод которого соединен со вторым выводом ключа и с анодом диода следующего модуля. Анод диода первого модуля соединен с первым выводом нагрузки, а катод диода последнего модуля - со вторым выводом нагрузки.Known pulse modulator (US patent 5710520, CL 330/10, IPC Н03Е 3/38, publ. 20.01.1998) containing an AC voltage source connected to a transformer having several secondary windings forming several modules connected in series to obtain the output voltage. Each module contains a rectifier, the positive terminal of which is connected to the first terminal of the key, and the negative - with the anode of the diode, the cathode of which is connected to the second terminal of the key and with the anode of the diode of the next module. The anode of the diode of the first module is connected to the first output terminal, and the cathode of the diode of the last module is connected to the second output terminal.
Недостатком устройства является низкая надежность из-за возможных перенапряжений на диодах и ключах модулей, вызванных разбросом параметров этих элементов и разбросом временных задержек в цепях управления каждым ключом, а также недостаточная стабильность амплитуды формируемых импульсов при изменении входного напряжения и нагрузки.The disadvantage of this device is its low reliability due to possible overvoltages on the diodes and the keys of the modules caused by the spread of the parameters of these elements and the spread of time delays in the control circuits of each key, as well as the insufficient stability of the amplitude of the generated pulses when the input voltage and load change.
Известен импульсный модулятор (патент ЕР0557599, МПК Н03Е 3/20, опубл. 01.09.1993.), содержащий источник переменного напряжения, соединенный с трансформатором, имеющим N вторичных обмоток, образующих N модулей, соединенных последовательно для получения выходного напряжения. Каждый модуль содержит выпрямитель, положительный вывод которого соединен с первым выводом управляемого ключа, а отрицательный - с анодом диода, катод которого соединен со вторым выводом управляемого ключа и с анодом диода следующего модуля. Анод диода первого модуля соединен с первым выводом нагрузки, а катод диода последнего модуля - со вторым выводом нагрузки. Управляемые ключи управляются от генератора управляющих импульсов.Known pulse modulator (patent EP0557599, IPC H03E 3/20, publ. 09/01/1993.) Containing an AC voltage source connected to a transformer having N secondary windings forming N modules connected in series to obtain the output voltage. Each module contains a rectifier, the positive terminal of which is connected to the first terminal of the controlled key, and the negative - with the anode of the diode, the cathode of which is connected to the second terminal of the controlled key and with the anode of the diode of the next module. The anode of the diode of the first module is connected to the first output terminal, and the cathode of the diode of the last module is connected to the second output terminal. The controlled keys are controlled by a control pulse generator.
Недостатками устройства являются низкая надежность из-за возможных перенапряжений на диодах и ключах модулей, низкая стабильность амплитуды формируемых импульсов напряжения при изменении в широких пределах длительности импульсов и частоты следования, а также недостаточное быстродействие при отключении нагрузки.The disadvantages of the device are low reliability due to possible overvoltages on the diodes and the keys of the modules, low stability of the amplitude of the generated voltage pulses when changing over a wide range of pulse duration and repetition rate, as well as insufficient performance when disconnecting the load.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является импульсный модулятор (патент РФ 2366077, МПК Н03Е 3/217; Н03М 1/06; Н04В 14/02, опубл. 27.08.2009), содержащий управляемый источник переменного напряжения, соединенный последовательно с трансформатором, имеющим N вторичных обмоток. Каждая вторичная обмотка, соединенная с выпрямителем, образует N последовательно соединенных модулей. Положительный вывод выпрямителя соединен с первым выводом первого управляемого ключа, а отрицательный - с анодом диода, катод которого соединен со вторым выводом первого управляемого ключа и анодом диода следующего модуля. Анод диода первого модуля соединен с первым выводом нагрузки, а катод диода последнего модуля соединен со вторым выводом нагрузки. Каждый второй управляемый ключ включен параллельно диоду соответствующего модуля. Управляющие входы первых управляемых ключей соединены с прямым выходом генератора управляющих импульсов. Каждый из N датчиков напряжения включен между положительным выводом выпрямителя и первым выводом нагрузки, а выход датчиков напряжения с 1-го по (N-1) модулей соединен с первым входом суммирующего устройства через третий управляемый ключ. Выход датчика напряжения №го модуля соединен с первым входом суммирующего устройства напрямую. Второй вход суммирующего устройства соединен с выходом источника задающего напряжения, а выход - с управляющим входом источника переменного напряжения. Инверсный выход генератора управляющих импульсов соединен с управляющими входами вторых ключей и третьего управляемого ключа.The closest technical solution to the claimed invention is a pulse modulator (RF patent 2366077, IPC Н03Е 3/217; Н03М 1/06; Н04В 14/02, publ. 08/27/2009) containing a controlled AC voltage source connected in series with a transformer having N secondary windings. Each secondary winding connected to the rectifier forms N series-connected modules. The positive terminal of the rectifier is connected to the first terminal of the first controlled key, and the negative terminal is connected to the anode of the diode, the cathode of which is connected to the second terminal of the first controlled key and the anode of the next module. The anode of the diode of the first module is connected to the first output terminal, and the cathode of the diode of the last module is connected to the second output terminal. Each second managed key is connected in parallel with the diode of the corresponding module. The control inputs of the first controlled keys are connected to the direct output of the control pulse generator. Each of N voltage sensors is connected between the positive terminal of the rectifier and the first output of the load, and the output of voltage sensors from the 1st to (N-1) modules is connected to the first input of the summing device through a third controlled key. The output of the voltage sensor of the No. module is connected directly to the first input of the summing device. The second input of the summing device is connected to the output of the reference voltage source, and the output is connected to the control input of the AC voltage source. The inverse output of the control pulse generator is connected to the control inputs of the second keys and the third controlled key.
Недостатками прототипа являются ухудшение показателей надежности из-за возможных перенапряжений на ключах и диодах модулей в процессе работы, отсутствие возможности формирования ступенчатой формы напряжения на нагрузке, а также сравнительно большие потери энергии при перезаряде емкости нагрузки.The disadvantages of the prototype are the deterioration of reliability due to possible overvoltage on the keys and diodes of the modules during operation, the inability to form a step-like form of voltage at the load, as well as the relatively large energy loss during recharging of the load capacity.
Задача изобретения - повышение надежности устройства в процессе его работы за счет уменьшения вероятности отказов ключей и диодов из-за перенапряжений, а также за счет применения двух режимов стабилизации напряжения на нагрузке, реализация возможности получения на нагрузке ступенчатого напряжения с различной формой огибающей и существенное уменьшение потерь энергии при перезаряде емкости нагрузки благодаря практически полной рекуперации энергии нагрузки во входной источник при использовании квазирезонансного метода перезаряда емкости нагрузки.The objective of the invention is to increase the reliability of the device during its operation by reducing the likelihood of failure of the keys and diodes due to overvoltage, as well as through the use of two modes of voltage stabilization on the load, realizing the possibility of obtaining a step voltage on the load with a different envelope shape and a significant reduction in losses energy when recharging the load capacitance due to the almost complete recovery of the load energy to the input source using the quasi-resonant method of recharging spine load.
Поставленная задача по варианту 1 решается тем, что в импульсном квазирезонансном модуляторе, содержащем управляемый источник переменного напряжения, соединенный последовательно с трансформатором, имеющим N вторичных обмоток, каждая вторичная обмотка, соединенная с выпрямителем, образует N последовательно соединенных модулей, положительный вывод каждого выпрямителя подключен к последовательно соединенным первому управляемому ключу и диоду, который зашунтирован вторым управляемым ключом, анод диода соединен с отрицательным выводом выпрямителя, катод диода первого модуля соединен с анодом диода следующего модуля, анод диода первого модуля соединен с первым выводом нагрузки, каждый из N датчиков напряжения подключен первым входным выводом кThe task in option 1 is solved in that in a quasi-resonant pulse modulator containing a controlled AC voltage source connected in series with a transformer having N secondary windings, each secondary winding connected to a rectifier forms N series connected modules, the positive terminal of each rectifier is connected to connected in series to the first controlled key and a diode that is shunted by the second controlled key, the anode of the diode is connected to a negative terminal ypryamitelya, the first module of the diode cathode connected to the anode of the diode of the next module, the anode of the diode of the first module is connected to a first terminal of a load, each of the N voltage sensor connected to the first input terminal
- 1 019209 положительному выводу выпрямителя, а выход датчиков напряжения с 1-го по (N-1) модулей соединен с первым входом суммирующего устройства через третий управляемый ключ, выход датчика напряжения Хго модуля соединен с первым входом суммирующего устройства напрямую, второй вход суммирующего устройства соединен с выходом источника задающего напряжения, выход суммирующего устройства соединен с управляющим входом источника переменного напряжения, управление ключами модулей и третьим ключом производится от генератора управляющих импульсов, в каждом модуле введены ограничитель напряжения, подключенный к выходным выводам выпрямителя, защитный диод, подключенный параллельно первому управляемому ключу и соединенный своим катодом с положительным выводом выпрямителя, в каждом модуле второй входной вывод датчика напряжения соединен с отрицательным выводом выпрямителя, в источнике задающего напряжения введен управляющий вход, генератор управляющих импульсов выполнен с @N+1) выходными выводами, первая группа из N выходных выводов генератора управляющих импульсов, где Ν=Κ+Μ, подключена к управляющим входам первых ключей согласно номерам модулей, причем Κ выводов являются прямыми, а М выводов - инверсными, вторая группа из N выходных выводов генератора управляющих импульсов, где Ν=Μ+Κ, подключена к управляющим входам вторых ключей согласно номерам модулей, причем М выводов являются прямыми, а Κ выводов - инверсными, переменные Κ и М во времени могут принимать значения от нуля до N дополнительный выходной вывод генератора управляющих импульсов подключен к управляющему входу третьего управляемого ключа и к управляющему входу источника задающего напряжения, и индуктивный элемент, подключенный между катодом диода последнего модуля и вторым выводом нагрузки.- 1 019209 to the positive terminal of the rectifier, and the output of voltage sensors from the 1st to (N-1) modules is connected to the first input of the summing device through a third controlled key, the output of the voltage sensor Xgo of the module is connected directly to the first input of the summing device, the second input of the summing device connected to the output of the source of the supply voltage, the output of the summing device is connected to the control input of the source of alternating voltage, the keys of the modules and the third key are controlled from the control pulse generator s, in each module a voltage limiter is introduced, connected to the output terminals of the rectifier, a protective diode connected in parallel with the first controlled key and connected by its cathode to the positive terminal of the rectifier, in each module the second input terminal of the voltage sensor is connected to the negative terminal of the rectifier, in the source of the reference voltage a control input is introduced, a control pulse generator is made with @ N + 1) output terminals, the first group of N output terminals of a control pulse generator, where Ν = Κ + Μ, p it is connected to the control inputs of the first keys according to the module numbers, with Κ conclusions being direct, and M conclusions are inverse, the second group of N output outputs of the control pulse generator, where Ν = Μ + Κ, is connected to the control inputs of the second keys according to the module numbers, and M pins are direct, and Κ pins are inverse, variables М and M in time can take values from zero to N; the additional output pin of the control pulse generator is connected to the control input of the third controlled key and to the control the input input of the reference voltage source, and an inductive element connected between the cathode of the diode of the last module and the second output terminal of the load.
Задача также по варианту 2 решается тем, что в импульсном квазирезонансном модуляторе, содержащем управляемый источник переменного напряжения, соединенный последовательно с трансформатором, имеющим N вторичных обмоток, каждая вторичная обмотка, соединенная с выпрямителем, образует N последовательно соединенных модулей, положительный вывод каждого выпрямителя подключен к последовательно соединенным первому управляемому ключу и диоду, который зашунтирован вторым управляемым ключом, анод диода соединен с отрицательным выводом выпрямителя, катод диода первого модуля соединен с анодом диода следующего модуля, каждый из N датчиков напряжения подключен первым входным выводом к положительному выводу выпрямителя, а выход датчиков напряжения с 1-го по (N-1) модулей соединен с первым входом суммирующего устройства через третий управляемый ключ, выход датчика напряжения Хго модуля соединен с первым входом суммирующего устройства напрямую, второй вход суммирующего устройства соединен с выходом источника задающего напряжения, выход суммирующего устройства соединен с управляющим входом источника переменного напряжения, управление ключами модулей и третьим ключом производится от генератора управляющих импульсов, в каждом модуле введены ограничитель напряжения, подключенный к выходным выводам выпрямителя, защитный диод, подключенный параллельно первому управляемому ключу и соединенный своим катодом с положительным выводом выпрямителя, в каждом модуле второй входной вывод датчика напряжения соединен с отрицательным выводом выпрямителя, в источнике задающего напряжения введен управляющий вход, генератор управляющих импульсов выполнен с @N+1) выходными выводами, первая группа из N выходных выводов генератора управляющих импульсов, где N=Κ+Μ, подключена к управляющим входам первых ключей согласно номерам модулей, причем Κ выводов являются прямыми, а М выводов - инверсными, вторая группа из N выходных выводов генератора управляющих импульсов, где ^Μ+Κ, подключена к управляющим входам вторых ключей согласно номерам модулей, причем Μ выводов являются прямыми, а Κ выводов - инверсными, переменные Κ и Μ во времени могут принимать значения от нуля до N дополнительный выходной вывод генератора управляющих импульсов подключен к управляющему входу третьего управляемого ключа и к управляющему входу источника задающего напряжения, индуктивный элемент, подключенный между катодом диода последнего модуля и вторым выводом нагрузки, источник постоянного напряжения смещения, включенный между анодом диода первого модуля и первым выводом нагрузки, причем положительный вывод источника постоянного напряжения смещения соединен с первым выводом нагрузки, и резистор смещения, включенный между анодом диода первого модуля и вторым выводом нагрузки.The problem according to option 2 is also solved in that in a quasi-resonant pulse modulator containing a controlled AC voltage source connected in series with a transformer having N secondary windings, each secondary winding connected to a rectifier forms N series connected modules, the positive terminal of each rectifier is connected to connected in series to the first controlled key and the diode, which is shunted by the second controlled key, the anode of the diode is connected to the negative terminal When firing, the cathode of the diode of the first module is connected to the anode of the diode of the next module, each of N voltage sensors is connected by the first input terminal to the positive terminal of the rectifier, and the output of voltage sensors from the 1st to (N-1) modules is connected to the first input of the summing device through the third controlled key, the output of the voltage sensor Xgo of the module is connected directly to the first input of the summing device, the second input of the summing device is connected to the output of the reference voltage source, the output of the summing device is connected to the control m input of an AC voltage source, the keys of the modules and the third key are controlled from the control pulse generator, a voltage limiter connected to the output terminals of the rectifier, a protective diode connected in parallel with the first controlled key and connected by its cathode to the positive terminal of the rectifier, are introduced in each module the module, the second input terminal of the voltage sensor is connected to the negative terminal of the rectifier, the control input, the generator firing pulses is made with @ N + 1) output pins, the first group of N output pins of the control pulse generator, where N = Κ + Μ, is connected to the control inputs of the first keys according to the module numbers, with Κ pins being direct and M pins being inverse , the second group of N output pins of the control pulse generator, where ^ Μ + Κ, is connected to the control inputs of the second keys according to the module numbers, with Μ pins being direct and Κ pins inverted, variables Κ and Μ in time can take values from zero up to N extra An additional output terminal of the control pulse generator is connected to the control input of the third controlled key and to the control input of the supply voltage source, an inductive element connected between the cathode of the diode of the last module and the second output of the load, a constant bias voltage source connected between the anode of the diode of the first module and the first load output moreover, the positive terminal of the DC bias voltage source is connected to the first load terminal, and the bias resistor connected between the anode m of the diode of the first module and the second output of the load.
Введение в каждом модуле ограничителя напряжения, подключенного к выходным выводам выпрямителя, защитного диода, подключенного параллельно первому управляемому ключу и соединенного своим катодом с положительным выводом выпрямителя, соединение в каждом модуле второго входного вывода датчика напряжения с отрицательным выводом выпрямителя, введение управляющего входа в источнике задающего напряжения, выполнение генератора управляющих импульсов с @N+1) выходными выводами, подключение первых N где ^Κ+Μ, выходных выводов генератора управляющих импульсов к управляющим входам первых ключей согласно номерам модулей, причем Κ выводов являются прямыми, а Μ выводов - инверсными, подключение вторых N где ΧΜ+Κ. выходных выводов генератора управляющих импульсов к управляющим входам вторых ключей согласно номерам модулей, причем Μ выводов являются прямыми, а Κ выводов - инверсными, переменные Κ и Μ во времени могут принимать значения от нуля до N подключение дополнительного выходного вывода генератора управляющих импульсов к управляющему входу третьего управляемого ключа и к управляющему входу источника задающего напряжения, подключение введенного индуктивного элемента между катодом диода последThe introduction in each module of a voltage limiter connected to the output terminals of the rectifier, a protective diode connected in parallel with the first controlled key and connected by its cathode to the positive output of the rectifier, the connection in each module of the second input output of the voltage sensor with a negative output of the rectifier, the introduction of a control input in the source of the master voltage, the execution of the generator of control pulses with @ N + 1) output terminals, the connection of the first N where ^ Κ + Μ, the output terminals of the control generator impulses to the control inputs of the first keys according to the module numbers, with Κ conclusions being direct, and Μ of conclusions being inverse, connecting the second N where ΧΜ + Κ. the output terminals of the control pulse generator to the control inputs of the second keys according to the module numbers, with Μ the outputs being direct and Κ the outputs inverted, the variables Κ and Μ in time can take values from zero to N connecting the additional output terminal of the control pulse generator to the control input of the third controlled key and to the control input of the source of the reference voltage, connecting the introduced inductive element between the cathode of the diode
- 2 019209 него модуля и вторым выводом нагрузки обеспечивает формирование на нагрузке прямоугольного или ступенчатого напряжения с формой огибающей, определяемой законом управления, задаваемым генератором управляющих импульсов, снижает перенапряжения на ключах и диодах модулей, приводит к существенному уменьшению потерь в устройстве за счет применения квазирезонансного метода заряда емкости нагрузки и за счет рекуперации практически всей энергии, накопленной в емкости нагрузки, при ее квазирезонансном однократном или ступенчатом разряде во входной источник, улучшает надежность работы за счет применения двух режимов стабилизации выходного напряжения.- 2 019209 of the module and the second output of the load provides the formation of a rectangular or step voltage on the load with an envelope shape defined by the control law specified by the control pulse generator, reduces overvoltage on the keys and diodes of the modules, leads to a significant reduction in losses in the device due to the application of the quasi-resonance method charge of the load capacitance and due to the recovery of almost all the energy accumulated in the load capacitance, with its quasi-resonant single or step discharge poison in the input source, improves reliability by using two modes of stabilization of the output voltage.
Введение источника постоянного напряжения смещения, включенного между анодом диода первого модуля и первым выводом нагрузки и соединенного своим положительным выводом с первым выводом нагрузки, и резистора смещения, включенного между анодом диода первого модуля и вторым выводом нагрузки, обеспечивает получение на нагрузке разнополярного напряжения при сохранении защиты от перенапряжений на ключах и диодах модулей.The introduction of a bias constant voltage source connected between the anode of the diode of the first module and the first load terminal and connected by its positive terminal to the first load terminal, and a bias resistor connected between the anode of the diode of the first module and the second load terminal ensures that a polarity is generated on the load while maintaining protection overvoltage on the keys and diodes of the modules.
Перенапряжения на ключах и диодах модулей возникают из-за разброса параметров ключей, разброса временных задержек в цепях управления ключами, при возможных высоковольтных пробоях в потребителях электроэнергии, связанных с нагрузкой модулятора, или при возможных неисправностях цепей управления. В частном случае при задержке включения второго ключа только в одном ί-м модуле высокое напряжение заряженной емкости нагрузки прикладывается ко второму ключу ί-го модуля. Однако при этом открывается защитный диод ί-го модуля и тем самым ограничивает напряжение на обоих ключах и диоде модуля. На первом ключе напряжение ограничивается по уровню напряжения на открытом защитном диоде, а на втором ключе и диоде - по уровню суммарного напряжения ограничителя напряжения и открытого защитного диода. В качестве ограничителей напряжения могут использоваться заряженные от выпрямителей конденсаторы требуемой емкости или параллельно соединенные конденсаторы и устройства защиты с нелинейной вольтамперной характеристикой, в качестве которых могут быть использованы воздушные или газонаполненные разрядники, варисторы, ограничительные диоды типа ΤΚΑΝ8ΙΕ и т.д., стабилитроны или их комбинации. Пороговый уровень напряжения срабатывания (ограничения) устройств защиты выбирается несколько больше максимального напряжения заряженного конденсатора на выходе выпрямителя.Overvoltages on the keys and diodes of the modules occur due to a spread in the parameters of the keys, a spread in the time delays in the key control circuits, during possible high-voltage breakdowns in power consumers associated with the modulator load, or during possible malfunctions of the control circuits. In the particular case, when the second key is delayed in only one ί-th module, a high voltage of the charged load capacitance is applied to the second key of the ί-th module. However, this opens the protective diode of the ί-th module and thereby limits the voltage on both switches and the diode of the module. On the first key, the voltage is limited by the voltage level at the open protective diode, and on the second key and the diode - by the level of the total voltage of the voltage limiter and the open protective diode. As voltage limiters, capacitors of the required capacity charged from rectifiers or parallel-connected capacitors and protection devices with a non-linear current-voltage characteristic can be used, which can be used air or gas-filled arresters, varistors, ΤΚΑΝ8ΙΕ type limiting diodes, etc., zener diodes or their combinations. The threshold level of the triggering voltage (limitation) of the protection devices is selected slightly higher than the maximum voltage of the charged capacitor at the output of the rectifier.
Работа импульсного квазирезонансного модулятора иллюстрируется чертежами.The operation of a pulsed quasi-resonant modulator is illustrated in the drawings.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема импульсного квазирезонансного модулятора по варианту 1.In FIG. 1 is a schematic diagram of a pulsed quasi-resonant modulator according to option 1.
На фиг. 2 представлена принципиальная схема импульсного квазирезонансного модулятора по варианту 2, обеспечивающего получение на нагрузке разнополярного напряжения при сохранении защиты от перенапряжений на ключах и диодах модулей.In FIG. 2 is a schematic diagram of a pulsed quasi-resonant modulator according to option 2, which ensures that a multi-polar voltage is obtained at the load while maintaining overvoltage protection on the keys and diodes of the modules.
Импульсный квазирезонансный модулятор по варианту 1 (фиг. 1) содержит управляемый источник переменного напряжения 1, соединенный последовательно с трансформатором 2, имеющим Ν вторичных обмоток. Каждая вторичная обмотка, соединенная с выпрямителем 3, образует N последовательно соединенных модулей. Положительный вывод каждого выпрямителя 3 подключен к последовательно соединенным первому управляемому ключу 4 и диоду 5, который зашунтирован вторым управляемым ключом 7. Анод диода 5 соединен с отрицательным выводом выпрямителя 3. Катод диода 5 первого модуля соединен с анодом диода 5 второго модуля и т.д. Анод диода 5 первого модуля соединен с первым выводом нагрузки 6. Между положительным и отрицательным выводами каждого выпрямителя 3 включен ограничитель напряжения 13. Параллельно первому управляемому ключу 4 подключен защитный диод 14, соединенный своим катодом с положительным выводом выпрямителя 3. Каждый из N датчиков напряжения 9 подключен своими входными выводами к выходу выпрямителя 3, а выходы датчиков напряжения 9 с 1-го по (Ν-1) модуль соединены с первым входом суммирующего устройства 10 через третий управляемый ключ 11. Выход датчика напряжения 9 Ν-го модуля соединен с первым входом суммирующего устройства 10 напрямую. Второй вход суммирующего устройства 10 соединен с выходом источника задающего напряжения 12. Выход суммирующего устройства 10 соединен с управляющим входом источника переменного напряжения 1. Управление ключами 4 и 7 модулей, ключом 11, а также источником задающего напряжения 12 производится от генератора управляющих импульсов 8, который выполнен с (2Ν+1) выходными выводами. Первая группа из N выходных выводов генератора управляющих импульсов 8 , где Ν=Κ+Μ, подключена к управляющим входам первых ключей 4 согласно номерам модулей, причем Κ выводов являются прямыми, а М выводов - инверсными. Вторая группа из Ν выходных выводов генератора управляющих импульсов 8, где Ν=Μ+Κ, подключена к управляющим входам вторых ключей 7 согласно номерам модулей, причем М выводов являются прямыми, а Κ выводов - инверсными. Переменные Κ и Μ во времени могут принимать значения от нуля до Ν. Дополнительный выходной вывод генератора управляющих импульсов 8 подключен к управляющему входу ключа 11 и к управляющему входу источника задающего напряжения 12. Между катодом диода 5 последнего модуля и вторым выводом нагрузки 6 подключен индуктивный элемент 15.The pulsed quasi-resonant modulator according to option 1 (Fig. 1) contains a controllable AC voltage source 1 connected in series with a transformer 2 having Ν secondary windings. Each secondary winding connected to the rectifier 3 forms N series-connected modules. The positive terminal of each rectifier 3 is connected to the first controlled switch 4 and the diode 5, which is shunted by the second controlled switch 7. The anode of the diode 5 is connected to the negative terminal of the rectifier 3. The cathode of the diode 5 of the first module is connected to the anode of the diode 5 of the second module, etc. . The anode of the diode 5 of the first module is connected to the first terminal of the load 6. A voltage limiter 13 is connected between the positive and negative terminals of each rectifier 3. Parallel to the first controlled key 4, a protective diode 14 is connected, connected by its cathode to the positive terminal of the rectifier 3. Each of N voltage sensors 9 connected by its input terminals to the output of the rectifier 3, and the outputs of the voltage sensors 9 from 1st to (Ν-1) the module is connected to the first input of the summing device 10 through the third controlled key 11. The output of the sensor to maskers 9 Ν-th module is connected to a first input of the summing device 10 directly. The second input of the summing device 10 is connected to the output of the source of the supply voltage 12. The output of the summing device 10 is connected to the control input of the source of alternating voltage 1. The keys 4 and 7 of the modules, the key 11, as well as the source of the supply voltage 12 are controlled from the control pulse generator 8, which made with (2Ν + 1) output pins. The first group of N output pins of the control pulse generator 8, where Ν = Κ + Μ, is connected to the control inputs of the first keys 4 according to the module numbers, with Κ pins being direct and M pins being inverse. The second group of Ν output terminals of the control pulse generator 8, where Ν = Μ + Κ, is connected to the control inputs of the second keys 7 according to the module numbers, with M outputs being direct and Κ outputs inverted. Variables Κ and Μ in time can take values from zero to Ν. An additional output terminal of the control pulse generator 8 is connected to the control input of the switch 11 and to the control input of the source of the supply voltage 12. Between the cathode of the diode 5 of the last module and the second output of the load 6 is connected an inductive element 15.
Импульсный квазирезонансный модулятор по варианту 2 (фиг. 2) содержит управляемый источник переменного напряжения 1, соединенный последовательно с трансформатором 2, имеющим Ν вторичных обмоток. Каждая вторичная обмотка, соединенная с выпрямителем 3, образует Ν последовательно соThe pulsed quasi-resonant modulator according to option 2 (Fig. 2) contains a controlled AC voltage source 1 connected in series with a transformer 2 having Ν secondary windings. Each secondary winding connected to rectifier 3 forms Ν in series with
- 3 019209 единенных модулей. Положительный вывод каждого выпрямителя 3 подключен к последовательно соединенным первому управляемому ключу 4 и диоду 5, который зашунтирован вторым управляемым ключом 7. Анод диода 5 соединен с отрицательным выводом выпрямителя 3. Катод диода 5 первого модуля соединен с анодом диода 5 второго модуля и т.д. Анод диода 5 первого модуля соединен с первым выводом нагрузки 6 через источник постоянного напряжения смещения 16, подключенный своим положительным выводом к первому выводу нагрузки. Между анодом диода 5 первого модуля и вторым выводом нагрузки 6 включен введенный резистор смещения 17. В качестве источника постоянного напряжения 16 могут выступать неуправляемые и управляемые источники вторичного электропитания с постоянным выходным напряжением или разного рода накопители энергии электрического поля. Между положительным и отрицательным выводами каждого выпрямителя 3 включен ограничитель напряжения 13. Параллельно первому управляемому ключу 4 подключен защитный диод 14, соединенный своим катодом с положительным выводом выпрямителя 3. Каждый из N датчиков напряжения 9 подключен своими входными выводами к выходу выпрямителя 3, а выходы датчиков напряжения 9 с 1-го по (N-1) модуль соединены с первым входом суммирующего устройства 10 через третий управляемый ключ 11. Выход датчика напряжения 9 №го модуля соединен с первым входом суммирующего устройства 10 напрямую. Второй вход суммирующего устройства 10 соединен с выходом источника задающего напряжения 12. Выход суммирующего устройства 10 соединен с управляющим входом источника переменного напряжения 1. Управление ключами 4 и 7 модулей, ключом 11, а также источником задающего напряжения 12 производится от генератора управляющих импульсов 8, который выполнен с ^N+1) выходными выводами. Первая группа из N выходных выводов генератора управляющих импульсов 8, где Ν=Κ+Μ, подключена к управляющим входам первых ключей 4 согласно номерам модулей, причем Κ выводов являются прямыми, а Μ выводов - инверсными. Вторая группа из N выходных выводов генератора управляющих импульсов 8, где ^Μ+Κ, подключена к управляющим входам вторых ключей 7 согласно номерам модулей, причем Μ выводов являются прямыми, а Κ выводов - инверсными. Переменные Κ и Μ во времени могут принимать значения от нуля до N. Дополнительный выходной вывод генератора управляющих импульсов 8 подключен к управляющему входу ключа 11 и к управляющему входу источника задающего напряжения 12. Между катодом диода 5 последнего модуля и вторым выводом нагрузки 6 подключен индуктивный элемент 15.- 3 019209 single modules. The positive terminal of each rectifier 3 is connected to the first controlled switch 4 and the diode 5, which is shunted by the second controlled switch 7. The anode of the diode 5 is connected to the negative terminal of the rectifier 3. The cathode of the diode 5 of the first module is connected to the anode of the diode 5 of the second module, etc. . The anode of the diode 5 of the first module is connected to the first output of the load 6 through a constant voltage bias source 16, connected with its positive output to the first output of the load. Between the anode of the diode 5 of the first module and the second output of the load 6, an introduced bias resistor 17 is included. As a constant voltage source 16, uncontrolled and controlled secondary power sources with a constant output voltage or various kinds of electric field energy storage devices can act. A voltage limiter 13 is connected between the positive and negative terminals of each rectifier 3. A protective diode 14 is connected in parallel with the first controlled key 4 and connected to the positive terminal of rectifier 3 by its cathode. Each of the N voltage sensors 9 is connected by its input terminals to the output of rectifier 3, and the sensor outputs voltage 9 from the 1st to (N-1) module is connected to the first input of the summing device 10 through the third controlled key 11. The output of the voltage sensor 9 of the No. module is connected to the first input of the summing device 10 directly-keeping. The second input of the summing device 10 is connected to the output of the source of the supply voltage 12. The output of the summing device 10 is connected to the control input of the source of alternating voltage 1. The keys 4 and 7 of the modules, the key 11, as well as the source of the supply voltage 12 are controlled from the control pulse generator 8, which performed with ^ N + 1) output pins. The first group of N output pins of the control pulse generator 8, where Ν = Κ + Μ, is connected to the control inputs of the first keys 4 according to the module numbers, with Κ pins being direct and Μ pins being inverse. The second group of N output pins of the control pulse generator 8, where ^ Μ + Κ, is connected to the control inputs of the second keys 7 according to the module numbers, with Μ pins being direct and Κ pins being inverse. Variables Κ and Μ in time can take values from zero to N. An additional output terminal of the control pulse generator 8 is connected to the control input of the key 11 and to the control input of the supply voltage source 12. An inductive element is connected between the cathode of the diode 5 of the last module and the second output of load 6 fifteen.
Импульсный квазирезонансный модулятор по варианту 1 работает следующим образом. В исходном состоянии N сигналов управления первой группы выходных выводов генератора 8 управляющих импульсов размыкают ключи 4 всех модулей, а N сигналов управления второй группы выходных выводов генератора 8 сигналы управления замыкают ключи 7 всех модулей. При этом напряжение на нагрузке близко к нулю. Датчики напряжения 9 измеряют напряжение на выходе каждого из соответствующих выпрямителей 3. Сигнал с выхода датчика 9 напряжения N<0 модуля постоянно поступает на первый вход суммирующего устройства 10. Возможны два режима стабилизации выходного напряжения: режим стабилизации по суммарному напряжению модулей и режим стабилизации по напряжению N<0 модуля. Если с дополнительного выходного вывода генератора 8 поступает сигнал на управляющий вход ключа 11 на его замыкание, сигналы с выходов всех (N-1) датчиков 9 напряжения поступают через ключ 11 на первый вход суммирующего устройства 10. При этом на второй вход суммирующего устройства 10 подается с выхода источника 12 напряжение, соответствующее режиму стабилизации по суммарному напряжению модулей, так как в этом случае на управляющий вход источника 12 поступает требуемый сигнал с дополнительного выходного вывода генератора 8. В режиме стабилизации по напряжению N<0 модуля управляемый ключ 11 разомкнут, на первый вход суммирующего устройства 10 поступает напряжение с датчика 9 только №го модуля. При этом на второй вход суммирующего устройства 10 подается с выхода источника 12 напряжение, соответствующее режиму стабилизации по напряжению №го модуля. При этом стабилизация в соседних модулях производится опосредованно, так как все они получают питание от одного общего управляемого источника переменного напряжения 1. Данный режим стабилизации может быть использован для повышения надежности устройства в случае отказа одного или нескольких датчиков 9 модулей с 1-го по Щ-1)-й или цепей связи датчиков со входом суммирующего устройства 10. Сигнал ошибки, вырабатываемый суммирующим устройством 10, поступает на вход регулируемого источника 1 переменного напряжения и воздействует на него так, чтобы обеспечить постоянство напряжений на выходе выпрямителей 3 при воздействии разного рода дестабилизирующих факторов.Pulse quasi-resonant modulator according to option 1 works as follows. In the initial state, N control signals of the first group of output terminals of the generator 8 control pulses open the keys 4 of all modules, and N control signals of the second group of output terminals of the generator 8 control signals close the keys 7 of all modules. In this case, the voltage at the load is close to zero. The voltage sensors 9 measure the voltage at the output of each of the respective rectifiers 3. The signal from the output of the voltage sensor N <0 of the module is constantly supplied to the first input of the summing device 10. There are two modes for stabilizing the output voltage: stabilization mode for the total voltage of the modules and stabilization mode for voltage N <0 of the module. If a signal is supplied from the additional output of the generator 8 to the control input of the key 11 to close it, the signals from the outputs of all (N-1) voltage sensors 9 are fed through the key 11 to the first input of the summing device 10. In this case, the second input of the summing device 10 is fed from the output of the source 12, the voltage corresponding to the stabilization mode according to the total voltage of the modules, since in this case the required signal from the additional output of the generator 8 is supplied to the control input of the source 12. In the stabilization mode the voltage N <0 of the module controlled key 11 is open, the first input of the summing device 10 receives voltage from the sensor 9 only No. module. In this case, a voltage corresponding to the voltage stabilization mode of the No. module is supplied to the second input of the summing device 10 from the output of the source 12. Moreover, stabilization in neighboring modules is carried out indirectly, since they all receive power from one common controlled source of alternating voltage 1. This stabilization mode can be used to increase the reliability of the device in case of failure of one or more sensors of 9 modules from 1st to 1) th or communication circuits of the sensors with the input of the summing device 10. The error signal generated by the summing device 10 is fed to the input of an adjustable source 1 of an alternating voltage and acts on it so that to ensure constant voltage at the output of the rectifiers 3 when exposed to various kinds of destabilizing factors.
При подаче с N выходов второй группы генератора 8 управляющих импульсов на размыкание управляемые ключи 7 всех модулей одновременно размыкаются. Далее, через небольшую паузу, при подаче с N выходов первой группы генератора 8 управляющих импульсов на замыкание ключей 4 в заданных Κ модулях и управляющих импульсов на размыкание ключей 4 в остальных М=Щ-1<) модулях и при подаче с N выходов второй группы управляющих импульсов на размыкание ключей 7 в заданных Κ модулях и на замыкание ключей 7 в остальных М=(№Ю) модулях, происходит резонансный заряд емкости нагрузки до напряжения, равного почти удвоенному значению суммарного выходного напряжения выпрямителей Κ модулей. Длительность зарядного импульса устанавливается равной четверти периода свободных колебаний ЬС-контура, где Ь - индуктивность элемента 15, С - эквивалентная приведеннаяWhen applying from N outputs of the second group of the generator 8 control pulses for opening, the controlled keys 7 of all modules are simultaneously opened. Further, after a short pause, when control pulses 4 are supplied from the N outputs of the first group of the generator 8 and 4 control keys are closed in the given Κ modules and control pulses are used to open the 4 keys in the remaining M = Щ-1 <) modules and when the second group is supplied with N outputs control pulses to open the keys 7 in the given Κ modules and to close the keys 7 in the remaining M = (№Y) modules, the load capacitance is resonantly charged to a voltage equal to almost twice the total output voltage of the rectifiers Κ modules. The duration of the charge pulse is set equal to a quarter of the period of free oscillations of the bC circuit, where b is the inductance of element 15, and C is the equivalent reduced
- 4 019209 емкость нагрузки. Источником заряда является эквивалентный источник напряжения из К последовательно включенных с одинаковой полярностью выходов выпрямителей 3. Заряд емкости нагрузки происходит через индуктивный элемент 15, замкнутые ключи 4 в К модулях и замкнутые ключи 7, зашунтированные диодами 5, в М модулях. Затем происходит размыкание ключей 7 и, через небольшую паузу, замыкание ключей 4 в М модулях. Так как суммарное выходное напряжение выпрямителей 3 этих М модулей выбирается равным разности напряжения нагрузки в конце резонансного заряда и суммарного напряжения К модулей, происходит фиксация на нагрузке напряжения конца заряда, равного суммарному выходному напряжению выпрямителей всех N модулей. Такое состояние может сохраняться сколь угодно долго. Затем размыкаются ключи 4 всех модулей и через небольшую паузу замыкаются ключи 4 тех же К модулей и ключи 7 тех же М модулей. Происходит резонансный разряд емкости нагрузки во входные источники в течение четверти периода свободных колебаний ЬС-контура до напряжения, близкого к нулю. Длительность разрядного импульса также устанавливается равной четверти периода свободных колебаний ЬС-контура. Далее в К модулях ключи 4 размыкаются, а ключи 7 замыкаются, фиксируя разряженное состояние емкости нагрузки. Схема возвращается в исходное состояние, которое может сохраняться сколь угодно долго. Устройства, в которых полезно используется только часть периода свободных колебаний резонансных контуров, принято называть квазирезонансными. В данном случае используется четвертая часть периода свободных колебаний при заряде и разряде емкости нагрузки. Так как при разряде практически вся энергия, накопленная в емкости нагрузки, рекуперируется во входной источник, существенно снижаются потери в ключах и диодах модулей в сравнении с прототипом.- 4 019209 load capacity. The source of charge is an equivalent voltage source from K outputs of rectifiers 3 connected in series with the same polarity. The load capacity is charged through inductive element 15, closed keys 4 in K modules and closed keys 7, shunted by diodes 5, in M modules. Then, the keys 7 are opened and, after a short pause, the keys 4 are closed in the M modules. Since the total output voltage of the rectifiers 3 of these M modules is chosen equal to the difference between the load voltage at the end of the resonant charge and the total voltage K of the modules, the voltage of the end of the charge equal to the total output voltage of the rectifiers of all N modules is fixed on the load. This condition can persist indefinitely. Then the keys 4 of all modules are opened and after a short pause the keys 4 of the same K modules and the keys 7 of the same M modules are closed. There is a resonant discharge of the load capacitance to the input sources during a quarter of the period of free oscillations of the bC circuit to a voltage close to zero. The duration of the discharge pulse is also set equal to a quarter of the period of free oscillations of the bC circuit. Further, in the K modules, the keys 4 are opened, and the keys 7 are closed, fixing the discharged state of the load capacitance. The circuit returns to its original state, which can persist for any length of time. Devices in which only part of the period of free oscillations of the resonant circuits are useful are commonly called quasi-resonant. In this case, the fourth part of the period of free oscillations during the charge and discharge of the load capacitance is used. Since during the discharge almost all the energy stored in the load capacitance is recovered to the input source, the losses in the keys and diodes of the modules are significantly reduced in comparison with the prototype.
При изменении алгоритма управления ключами и выборе требуемых количеств модулей и напряжения модулей возможны ступенчатые квазирезонансные заряды и разряды емкости нагрузки с фиксацией промежуточных уровней напряжения ступеней как при заряде, так и при разряде. Таким образом, возможно формирование ступенчатых напряжений различной формы при устранении перенапряжений на ключах и диодах модулей.When changing the key management algorithm and choosing the required number of modules and voltage of the modules, stepwise quasi-resonant charges and discharges of the load capacitance are possible with fixing intermediate levels of voltage of the steps both during charge and discharge. Thus, the formation of step voltages of various shapes is possible while eliminating overvoltages on the keys and diodes of the modules.
В случае возникновения перенапряжений на ключе 7 ί-го модуля открывается защитный диод 14 1го модуля и, тем самым, ограничивает напряжение на обоих ключах и диоде 5 модуля. На первом ключе 4 напряжение ограничивается по уровню напряжения на открытом защитном диоде 14, а на втором ключе 7 и диоде 5 - по уровню суммарного напряжения ограничителя напряжения 13 и открытого защитного диода 14. В качестве ограничителей напряжения 13 могут использоваться заряженные от выпрямителей 3 конденсаторы требуемой емкости или параллельно соединенные конденсаторы и разного рода устройства защиты с нелинейной вольтамперной характеристикой.In case of overvoltage on the key of the 7th module, the protective diode 14 of the 1st module opens and, thereby, limits the voltage on both switches and the diode 5 of the module. On the first key 4, the voltage is limited by the voltage level on the open protective diode 14, and on the second key 7 and diode 5 - by the level of the total voltage of the voltage limiter 13 and the open protective diode 14. As the voltage limiters 13, the required capacitors charged from the rectifiers 3 can be used capacitors or parallel-connected capacitors and various protection devices with non-linear current-voltage characteristics.
Импульсный квазирезонансный модулятор по варианту 2 работает аналогично устройству по варианту 1 с той лишь разницей, что в исходном состоянии обеспечивается разомкнутое состояние ключей 4 и 7 всех модулей в течение заданного времени. При этом происходит сравнительно медленный заряд емкости нагрузки до величины напряжения смещения через высокоомный резистор 17. Напряжение смещения источника 16 имеет противоположную полярность по сравнению с выходными напряжениями выпрямителей 3. При возникновении длительных пауз в процессе работы источник напряжения смещения 16 совместно с резистором 17 обеспечивает фиксацию требуемого уровня напряжения на нагрузке при размыкании ключей 4 и 7 всех модулей. Это позволяет получить на нагрузке разнополярное напряжение при сохранении защиты от перенапряжений на ключах и диодах модулей.The pulse quasi-resonant modulator according to option 2 works similarly to the device according to option 1 with the only difference that in the initial state an open state of the keys 4 and 7 of all modules is provided for a given time. In this case, a relatively slow charge of the load capacitance occurs to the bias voltage through the high-resistance resistor 17. The bias voltage of the source 16 has the opposite polarity compared to the output voltages of the rectifiers 3. If there are long pauses during operation, the bias voltage source 16 together with the resistor 17 provides the fixation of voltage level at the load when opening the keys 4 and 7 of all modules. This allows you to get a bipolar voltage on the load while maintaining protection against overvoltage on the keys and diodes of the modules.
Таким образом, заявленный импульсный квазирезонансный модулятор обеспечивает формирование на нагрузке прямоугольного или ступенчатого напряжения с формой огибающей, определяемой законом управления, задаваемым генератором управляющих импульсов, снижает перенапряжения на ключах и диодах модулей, позволяет уменьшить потери энергии в устройстве за счет применения квазирезонансного метода заряда емкости нагрузки и за счет рекуперации практически всей энергии, накопленной в емкости нагрузки, при ее квазирезонансном однократном или ступенчатом разряде во входной источник, улучшает надежность работы за счет применения двух режимов стабилизации выходного напряжения.Thus, the claimed pulsed quasi-resonant modulator provides the formation of a rectangular or step voltage on the load with the shape of the envelope determined by the control law specified by the control pulse generator, reduces overvoltage on the keys and diodes of the modules, reduces the energy loss in the device due to the application of the quasi-resonant load capacitance charge method and due to the recovery of almost all the energy stored in the load capacitance, with its quasi-resonant single or step discharge into the input source, improves reliability by using two modes of stabilization of the output voltage.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201101607A EA019209B1 (en) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | Pulse quasi-resonant modulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201101607A EA019209B1 (en) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | Pulse quasi-resonant modulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201101607A1 EA201101607A1 (en) | 2013-04-30 |
| EA019209B1 true EA019209B1 (en) | 2014-01-30 |
Family
ID=48183069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201101607A EA019209B1 (en) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | Pulse quasi-resonant modulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA019209B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109417381B (en) * | 2017-04-24 | 2022-03-22 | 驱动封闭合资股份公司 | Device for generating high pulse voltage |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1351525A3 (en) * | 1983-09-08 | 1987-11-07 | Ббц Аг Браун,Бовери Унд Ко (Фирма) | H.v. d.c. supply source with current protection |
| US5710520A (en) * | 1996-06-28 | 1998-01-20 | Harris Corporation | Pulse step modulator and transformer |
| RU2289191C1 (en) * | 2005-10-04 | 2006-12-10 | Дмитрий Петрович Смирнов | Device and method for controlling frequency converter incorporating multilevel voltage inverter |
| RU2366077C1 (en) * | 2007-11-30 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт имени В.И. Ленина" | Pulse modulator |
-
2011
- 2011-10-18 EA EA201101607A patent/EA019209B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1351525A3 (en) * | 1983-09-08 | 1987-11-07 | Ббц Аг Браун,Бовери Унд Ко (Фирма) | H.v. d.c. supply source with current protection |
| US5710520A (en) * | 1996-06-28 | 1998-01-20 | Harris Corporation | Pulse step modulator and transformer |
| RU2289191C1 (en) * | 2005-10-04 | 2006-12-10 | Дмитрий Петрович Смирнов | Device and method for controlling frequency converter incorporating multilevel voltage inverter |
| RU2366077C1 (en) * | 2007-11-30 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт имени В.И. Ленина" | Pulse modulator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201101607A1 (en) | 2013-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20200043702A1 (en) | High voltage resistive output stage circuit | |
| RU2580787C1 (en) | High-power nanosecond pulse generator (versions) | |
| CA2755714A1 (en) | Circuit arrangement and method for supplying a high-power functional component with high-voltage pulses | |
| CN108462482B (en) | Device and method for generating bipolar high-voltage pulse | |
| RU2636108C1 (en) | High-voltage pulse generator | |
| EA019209B1 (en) | Pulse quasi-resonant modulator | |
| RU2647700C1 (en) | Variable amplitude pulse generator | |
| RU2698245C2 (en) | High-voltage pulse generator | |
| RU2352056C1 (en) | High-voltage impulse generator | |
| Sack et al. | Design of a semiconductor-based bipolar Marx generator | |
| RU2558693C2 (en) | Power generation method and inductance oscillator for its implementation | |
| EA019111B1 (en) | Pulse step modulator | |
| RU2642866C2 (en) | Method for power supply of pulse load from source of alternate voltage and devices for its implementation (versions) | |
| Harchandani et al. | Pulse forming network for Marx generator with boosting operation | |
| EP0637133B1 (en) | Apparatus and method for generating repetitive pulses | |
| RU2422983C2 (en) | Voltage pulse generator | |
| RU2288536C1 (en) | Voltage multiplying generator | |
| RU2234804C1 (en) | Pulse modulator (alternatives) | |
| RU2461120C1 (en) | Current pulse series generator | |
| RU2745112C1 (en) | Nanosecond pulse generator | |
| RU2533326C1 (en) | Method of electronic switch control | |
| KR101615458B1 (en) | Apparatus for Resetting Magnetic of Magnetic Switch, System for Compressing High Voltage Pulse including That Apparatus, and Method for Controlling That System | |
| RU2624822C2 (en) | Method of electric power supply and device for its implementation | |
| Munir et al. | Design of a novel gate driver circuit for a Marx generator based 40kV electric fence energizer | |
| RU2416156C1 (en) | Rectangular pulse generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): KG MD TJ TM |