R Z E C Z PO SPO L IT A ( 12) OPIS PATENTOWY (19) P L (11) 157846 PO LSK A (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 275676 U rząd P atentow y (22) Data zgłoszenia: 04.11.1988 R zeczypospolitej Polskiej (51) IntCl.5: H02M 9/06 H03K 3/57 (54) Tyrystorowy układ ładowania dwójnika formującego impuls (43) Zgłoszenie ogłoszono: 14.05.1990 BUP 10/90 U praw niony z p a te n tu : Przemysłowy Instytut Telekomunikacji, Warszawa, PL Tw órca w ynalazku: Zdzisław Dorywalski, Warszawa, P L (45) O udzieleniu p a te n tu ogłoszono: 31.07.1992 W UP 07/92 PL 157846 B1 (57)Tyrystorow y układ ładow ania dw ójnika form ują cego im puls, działający na zasadzie rezonansowego ładow ania indukcyjnego ze źródła napięcia stałego, a mający zastosow anie głównie w radiolokacyjnych urządzeniach nadawczych zawierający źródło prądu stałego, złożone z prostow nika prądu przem iennego oraz dław ika i kondensatora w układzie filtru tętnień, a także dław ik ładujący, zbudow any w ten sposób, że źródło p rądu stałego, złożone z prostow nika prądu przem iennego, dławika i kondensatora filtru tętnień napięcia w yprostow a- nego oraz uzw ojenia dław ika ładującego, połączone szeregowo z uzwojeniem tranform atora ładującego są podłączone do przekątnych układu m ostkow ego, utw o- rzonego przez połączenie dwóch tyrystorow ych członów kom utacyjnych oraz diod w taki sposób, że tw orzą one przeciwległe ram iona układu m ostkow ego o takim kierunku przew odzenia, że prąd ładow ania pobierany ze źródła prądu stałego przepływa przez tyrystory członów kom utacyjnych oraz uzwojenie dławika ładującego połączonego szeregowo z uzwojeniem transform atora ładującego, natom iast prąd indukow any w uzwojeniu dław ika i uzwojeniu transform atora ładującego przepływa przez diody oraz kondensator filtru tętnień napięcia w yprostow anego i jest przeciwny do biegunowości napięcia na tym kondensatorze, przy czym każdy z członów kom u tacyjnych jest złożony z tyrystora połączonego szeregowo z kondensatorem, do którego jest podłączony równolegle tyrystor połączony szeregowo z dław ikiem, a ponadto rów nolegle do członu kom utacyjnego i połączoneg o....
TYRYSTOROWY UKŁAD ŁADOWANIA DWÓJNIKA FORMUJĄCEGO IMPULS Z a s t r z e ż e n i e p a t e n t o w e Tyrystorowy układ ładowania dwójnika formującego impuls, działający na zasadzie rezonansowego ładowania indukcyjnego ze źródła napięcia stałego, a mający zastosowanie głównie w radiolokacyjnych urządzeniach nadawczych zawierający źródło prądu stałego, złożone z prostownika prądu przemiennego oraz dławika i kondensatora w układzie filtru tętnień, a także dławik ładujący, zbudowany w ten sposób, że źródło prądu stałego, złożone z prostownika prądu przemiennego, dławika i kondensatora filtru tętnień napięcia wyprostowanego oraz uzwojenia dławika ładującego, połączone szeregowo z uzwojeniem tranformatora ładującego są podłączone do przekątnych układu mostkowego, utworzonego przez połączenie dwóch tyrystorowych członów komutacyjnych oraz diod w taki sposób, że tworzą one przeciwległe ramiona układu mostkowego o takim kierunku przewodzenia, że prąd ładowania pobierany ze źródła prądu stałego przepływa przez tyrystory członów komutacyjnych oraz uzwojenie dławika ładującego połączonego szeregowo z uzwojeniem transformatora ładującego, natomiast prąd indukowany w uzwojeniu dławika i uzwojeniu transformatora ładującego przepływa przez diody oraz kondensator filtru tętnień napięcia wyprostowanego i jest przeciwny do biegunowości napięcia na tym kondensatorze, przy czym każdy z członów komutacyjnych jest złożony z tyrystora połączonego szeregowo z kodensatorem, do którego jest podłączony równolegle tyrystor połączony szeregowo z dławikiem, a ponadto równolegle do członu komutacyjnego i połączonego szeregowo z nim dławika ładującego jest podłączony tyrystor stabilizujący, w taki sposób, że kierunek przepływu prądu przez tyrystor jest przeciwny do kierunku przepływu prądu przez tyrystor jest przeciwny do kierunku przepływu prądu przez tyrystor w członie komutacyjnym, przy czym tyrystor jest sterowany impulsami napięcia, wytwarzanymi w układzie kontrolującym napięcie na uzwojeniu transformatora ładującego, połączonego szeregowo z diodą ładującą i dwójnikiem formującym impuls, z n a m i e n n y t y m, że równolegle do pierwszego tyrystora członu komutacyjnego (29) jest przełączony równolegle pierwszy dodatkowy tyrystor (31), którego anoda jest połączona z anodą wewnętrznego tyrystora (8) tego członu (29), a katoda z punktem wspólnym kondensatora (12) tego członu (29) i biegunem uzwojenia dławika komutacyjnego (14) tego członu (29) oraz równolegle do drugiego tyrystorowego członu komutacyjnego (39) jest przyłączony równolegle drugi dodatkowy tyrystor (33), którego anoda jest połączona z punktem dławika komutacyjnego (15) tego członu (30) i pierwotnego uzwojenia (27) transformatora ładującego (20), a katoda z katodą wewnętrznego tyrystora (9) drugiego członu komutacyjnego (30), przy czym bramki tyrystorów dodatkowych (31, 33) są połączone z uzwojeniami wtórnymi transformatorów (34, 35) nasyconych, których uzwojenia pierwotne są włączone w obwody anodowe tyrystorów wewnętrznych (10, 11) tyrystorowych członów komutacyjnych (29, 30), natomiast bramki tyrystorów wewnętrznych (8, 9) są połączone z wyjściami układu automatycznej regulacji opóźnienia (4) impulsów napięcia sterującego, którego wejścia są połączone z zewnętrznym źródłem impulsów synchronizujących, z wyjściem źródła napięcia odniesienia, złożonego ze stabilizowanego źródła (6) prądu stałego oraz potencjometru (7) oraz dzielnikiem (36) napięcia podłączonego równolegle do kondensatora (3) filtru tętnień napięcia wyprostowanego, a ponadto transformator (20) ładujący posiada dodatkowe uzwojenie (32), którego początek jest połączony z kondensatorem (3) a jego koniec jest połączony z końcem uzwojenia dławika (2) filtru tętnień napięcia wyprostowanego.
157 846 3 Przedmiotem wynalazku jest tyrystorowy układ ładowania dwójnika formującego impuls, działający na zasadzie rezonansowego ładowania indukcyjnego ze źródła napięcia stałego, a mający zastosowanie głównie w radiolokacyjnych urządzeniach nadawczych. Znany jest tyrystorowy układ ładowania dwójnika formującego impuls, zawierający źródło prądu stałego, złożone z prostownika prądu przemiennego oraz dławika i kondensatora w układzie filtru tętnień, a także dławik ładujący, zbudowany w ten sposób, że źródło prądu stałego, złożone z prostownika prądu przemiennego, dławika i kondensatora filtru tętnień napięcia wyprostowanego oraz uzwojenia dławika ładującego, połączone szeregowo z uzwojeniem transformatora ładującego są połączone do przekątnych układu mostkowego, utworzonego przez połączenie dwóch tyrystorowych członów komutacyjnych oraz diod w taki sposób, że tworzą one przeciwległe ramiona układu mostkowego o takim kierunku przewodzenia, że prąd ładowania pobierany ze źródła prądu stałego przepływa przez tyrystory członów komutacyjnych oraz uzwojenie dławika ładującego połączonego szeregowo z uzwojeniem transformatora ładującego, natomiast prąd indukowany w uzwojeniu dławika i uzwojeniu transformatora ładującego przepływa przez diody oraz kondensator filtru tętnień napięcia wyprostowanego i jest przeciwny do biegunowości napięcia na tym kondensatorze, przy czym każdy z członów komutacyjnych jest złożony z tyrystora połączonego szeregowo z kondensatorem, do którego jest podłączony równolegle tyrystor połączony szeregowo z dławikiem, a ponadto równolegle do członu komutacyjnego i połączonego z nim dławika ładującego jest podłączony tyrystor stabilizujący w taki sposób, że kierunek przepływu prądu przez tyrystor jest przeciwny do kierunku przepływu prądu przez tyrystor w członie komutacyjnym, przy czym tyrystor jest sterowany impulsami napięcia, wytwarzanymi w układzie kontrolującym napięcie na uzwojeniu transformatora ładującego, połączonego szeregowo z diodą ładującą i dwójnikiem formującym impuls. Niedostatkiem tego rozwiązania jest to, że w przypadku jego stosowania przy małych częstotliwościach powtarzania impulsu pojemności kondensatorów i indukcyjności dławików komutacyjnych są znacznie większe od ich wartości, wynikających z czasu wyłączania tyrystorów, co powoduje nadmierny wzrost gabarytów i ciężaru układu ładowania. Tyrystorowy układ ładowania według wynalazku charakteryzuje się tym, że równolegle do pierwszego tyrystorowego członu komutacyjnego jest przyłączony równolegle pierwszy dodatkowy tyrystor, którego anoda jest połączona z anodą wewnętrznego tyrystora tego członu, a katoda z punktem wspólnym kondensatora tego członu i biegunem uzwojenia dławika komutacyjnego tego członu oraz równolegle do drugiego tyrystorowego członu komutacyjnego jest przyłączony równolegle drugi dodatkowy tyrystor, którego anoda jest połączona z punktem wspólnym dławika komutacyjnego tego członu i pierwotnego uzwojenia transformatora ładującego, a katoda z katodą wewnętrznego tyrystora drugiego członu komutacyjnego, przy czym bramki tyrystorów dodatkowych są połączone z uzwojeniami wtórnymi transformatorów nasyconych, których uzwojenia pierwotne są włączone w obwody anodowe tyrystorów wewnętrznych tyrystorowych członów komutacyjnych, natomiast bramki tyrystorów wewnętrznych są połączone z wyjściami układu automatycznej regulacji opóźnienia impulsów napięcia sterującego, którego wejścia są połączone z zewnętrznym źródłem impulsów synchronizujących, z wyjściem źródła napięcia odniesienia, złożonego ze stabilizowanego źródła prądu stałego i potencjometru oraz dzielnikiem napięcia, podłączonego równolegle do kondensatora filtru tętnień napięcia wyprostowanego, a ponadto transformator ładujący posiada dodatkowe uzwojenie, którego początek jest połączony z kondensatorem a jego koniec jest połączony z końcem uzwojenia dławika filtru tętnień napięcia wyprostowanego. Układ według wynalazku umożliwia optymalizację wartości indukcyjności dławików komutacyjnych i pojemności kondensatorów komutacyjnych, określonych jedynie przez czas wyłączania tyrystorów, co oznacza zmniejszenie ich wymiarów i ciężaru urządzenia oraz obniżenie kosztów produkcji. Niezależnie od tego układ według wynalazku wykazuje zwiększoną o około 15% sprawność energetyczną co umożliwia obniżenie wymagań stawianych układom chłodzenia, prowadzące do ich zmniejszenia i obniżenia kosztów produkcji a także niższych kosztów eksploatacji.
4 157 846 Wynalazek wyjaśniono bliżej w przykładzie wykonania uwidocznionym na rysunku w postaci schematu ideowego połączeń układu. Układ jest zbudowany w ten sposób, że źródło napięcia stałego złożone z prostownika 1 prądu przemiennego, dławika 2 i kondensatora 3 filtru tętnień napięcia wyprostowanego oraz uzwojenia dławika 16 dławika ładującego połączone szeregowo z uzwojeniem 27 transformatora 20 ładującego są podłączone do przekątnych układu mostkowego, utworzonego przez połączenie dwóch tyrystorowych członów komutacyjnych 29 i 30 oraz diod 17 i 18 w taki sposób, że tworzą one przeciwległe ramiona układu mostkowego o takim kierunku przewodzenia, że prąd ładowania pobierany ze źródła napięcia stałego przepływa przez tyrystory członów komutacyjnych 29 i 30 oraz uzwojenia dławika 16 połączone szeregowo z uzwojeniem 27 transformatora 20 ładującego, natomiast prąd indukowany w uzwojeniu dławika 16 i uzwojeniu 27 transformatora 20 ładującego przepływa przez diody 17 i 18 oraz kondensator 3 filtru tętnień napięcia wyprostowanego i jest przeciwny do biegunowości napięcia na tym kondensatorze. Bramki tyrystorów 8, 9 są połączone z wyjściem układu 5 automatycznej regulacji opóźnienia impulsów napięcia sterującego, do którego doprowadzone jest napięcie odniesienia ze stabilizowanego źródła 6 prądu stałego, regulowanego za pomocą potencjometru 7 oraz napięcie regulacyjne z wyjścia dzielnika napięcia 36 podłączonego do kondensatora 3 filtru tętnień napięcia wyprostowanego. Tyrystorowy układ ładowania dwójnika formującego impuls działa następująco. W chwili początkowej kondensatory 12, 13 są naładowane do napięcia równego napięciu na kondensatorze 3 filtru napięcia tętnień. Jednoczesne doprowadzenie impulsów sterujących do przełącznika tyrystorowego 24 i tyrystorów 10, 11 w członach komutacyjnych 29, 30 powoduje rozładowania dwójnika formującego impuls i uformowanie związanego z tym impulsu napięcia na obciążeniu 26 oraz rozpoczęcie przeładowywania kondensatorów 12, 13 w obwodzie złożonym z tyrystorów 10, 11 i dławików 14, 15. Po ukończeniu procesu przeładowania kondensatorów 12, 13 występujące na nich napięcie ma biegunowość zgodną z biegunowością napięcia na kondensatorze 3 filtru napięcia tętnień. W końcowej fazie procesu przeładowania kondensatorów 12, 13 zostają wysterowane tyrystory 31, 33 impulsami napięcia wytworzonymi za pomocą nasyconych przekładników prądowych 34, 35 przez które przepływa prąd przeładowania kondensatorów 12, 13. Włączenie tyrystorów 31, 35 rozpoczyna pierwszy etap procesu ładowania dwójnika 25 formującego impuls, podczas którego energia pobierana ze źródła napięcia stałego przekazywana poprzez dławik 16 ładujący i transformator 20 ładujący do kondensatorów dwójnika 25 formującego impuls, a jednocześnie gromadzona jest energia w dławiku 16 ładującym. Każdy z członów komutacyjnych 29, 30 jest złożony z tyrystora 8, 9 połączonego szeregowo z kondensatorem 12, 13, do którego jest podłączony tyrystor 10, 11 połączony szeregowo z dławikiem 14, 15. Równolegle do członu komutacyjnego 29 i połączonego szeregowo z nim dławika 16 ładującego jest podłączony tyrystor 19 stabilizujący, w taki sposób, że kierunek przepływu prądu przez tyrystor 19 jest przeciwny do kierunku przepływu prądu przez tyrystory 8, 10 w członie komutacyjnym 29. Bramka tyrystora 19 stabilizującego jest połączona z wyjściem układu kontrolującego napięcie ładowania, złożonego z dzielnika napięcia 22 podłączonego równolegle do uzwojenia 28 wtórnego transformatora 20 ładującego oraz układu porównującego 21 do którego jest doprowadzone napięcie odniesienia ze stabilizowanego źródła 6 prądu stałego, regulowanego za pomocą potencjometru 7. Uzwojenie 28 transformatora 20 ładującego jest połączone szeregowo z diodą 23 ładującą i dwójnikiem 25 formującym impuls, połączonym szeregowo z obciążeniem 26 modulatora impulsowego. Równolegle do członów komutacyjnych 29, 30 są połączone tyrystory 31, 33 w taki sposób, że kierunki przewodzenia tych tyrystorów są zgodne z kierunkami przepływu prądu przez tyrystory 8, 9, 10 i 11 w członach komutacyjnych 29, 30. Bramki tyrystorów 10, 11 są połączone z wyjściem generatora 5 sterującego przełącznik 24 tyrystorowy, zamykający obwód rozładowania dwójnika 25 formującego impuls, natomiast bramki tyrystorów 31, 33
157 846 5 są połączone z uzwojeniami wtórnymi przekładników prądowych 34, 35 nasycanych połączonych szeregowo z tyrystorami 10, 11 w taki sposób, że impulsy sterujące na bramkach tyrystorów 31, 33 mają biegunowość dodatnią w czasie zmniejszenia się prądu płynącego przez tyrystory 10, 11. Po upływie czasu, zależnym od napięć regulacyjnych - napięcia odniesienia i napięcia wyjściowego źródła napięcia stałego - zostają wysterowane tyrystory 8, 9, których włączenie powoduje wyłączenie tyrystorów 31, 33 oraz rozpoczęcie drugiego etapu procesu ładowania dwójnika 25 formującego impuls, podczas którego występuje dalsze ładowanie dwójnika z jednoczesnym przeładowywaniem się kondensatorów 12, 13 komutacyjnych do napięcia o biegunowości przeciwnej względem biegunowości napięcia źródła napięcia stałego. Z chwilą osiągnięcia na kondensatorach dwójnika 25 formującego impuls wartości napięcia odpowiadającej napięciu odniesienia, zostaje w układzie porównującym 21 wytworzony impuls napięcia sterujący bramką tyrystora 19 stabilizującego, zamykającego obwód stabilizacji, powodując przerwanie procesu ładowania dwójnika formującego impuls. Prąd ładowania, płynący przez dławik 16 ładujący, zaczyna w tym momencie płynąć przez tyrystor 19 powodując naładowanie się kondensatora 12 do napięcia równego napięciu na kondensatorze 3 filtru napięcia tętnień, a następnie przepływa przez kondensator 3 i diodę 17 aż do chwili pełnego rozładowania się energii w dławiku 16 ładującym. Jednocześnie, w wyniku zanikania strumienia magnetycznego w magnetowodzie transformatora 20 ładującego, powstałego w czasie procesu ładowania, występuje zaindukowanie się w uzwojeniu 27 prądu, który płynąc przez diody 17, 18 i kondensator 3 filtru napięcia tętnień powoduje rozładowanie się energii zgromadzonej w transformatorze 20 ładującym i przekazywanie jej z powrotem do źródła napięcia stałego. Prąd wyprostowany, płynący przez uzwojenie 32 transformatora 20 ładującego, połączone szeregowo z dławikiem 2 filtru napięcia tętnień powoduje przemagnesowanie magnetowodu transformatora 20 ładującego do stanu jaki występował na początku procesu ładowania.
157 846 Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 5000 zł.