автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Импульсные тиристорные преобразователи для систем электропитания мощных СВЧ-приборов

г 7 12 4 ?

Нижегородский ордена Трудового Красного 3(нм«ни пслитаянкчгошй институт

Из лрсвоя рукописи

КОПЕЛОВИЧ Еетенкн Альбйртсжкч ШЛЪ'ПЬСИЪШ ТИРИСТОРНЬШ ПРЕОЕМЗОЗАТЕЯИ

для систем электропитания

мощных спч-гризсроз

05.09.12 — паяупрсзодоикоЕые прэоарззсЕЗтеям Епзктрсгкяргкя

Автореферат

диссартзцин ка соискание учзной стелгкм кандидата тохнкчзскнх маук

Нижний Новгород — 1592

Работа выполнена в Нижегородском ордена Трудового Красного Зна.чени политехиическом институте и Институте прикладной физики РАИ (г. Н. Новгород).

Научный руководитель - заслуженный деятель науки и техни

ки РС4СР, доктор технических иаук профессор С.В.Хватов

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессо]

A.Н.Меыков

кандидат технических наук

B.С.Вьюнов

Ведуцее предприятие - Научно-исследовательский институт

радиотехники, г., Н.Новгород

о оо

Зацита состоится 25 декабря 1992 г. в л ча-

сов в аудитории N ■(2.5& ш заседании специализированного совета К 063.85.06 по присуждению уменоя степени кандидата технических наук в Нижегородском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте (603600, ГСП-41, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24).

С диссертацией, можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского политехнического института.

Автореферат разослан " " 1992г.

Ученья», секретарь специализированного совета канд.. техн. наук, с.н.с.

В.В.Соколов

СБЦАЯ лАРА1ГГЕРИСТИКА РАБСГШ

Атггуальность ппобпсмя. Развитие з последние года ряда ьазсгох направления г, области Физики плазмы, энергетики* эле:гг-ротеглюлогли потребовало проведения интенсивных исследования, •гапразле-гн:;." на создание различных типов мощ?шх импульсно-пзри-одических и н:::рсрив!шх СВЧ-приборов.

Возмо?з:ссти применения па практике существующих мощных СВЧ -приборов, а такмз прогресс в разработке новых СВЧ-приОоров в значительное коре определятся достижениями в области создания систем их электропитания (СЭП).

Одним из наиболее перспективных направления в повышении эффезггкгкости СЭП мощных СВЧ-приборов является использование в них импульс;:!.::: тиристорных преобразователе л электроэнергии, на Зазе которых могут быть созданы, как показано в результате проведенных к настоящему времени исследований, экономичные источники питания разл!г:::ого назначения.

Ксточ;гики электропитания мощных СВЧ-приборов отличаются широким спектром значен»от выходной мощности (сотни ватт - де-оятки киловатт) и выходного напряжения ( десяпш вольт - сотни хиловолът), :с:огоооразием типов нагрузки (активная, реактивная, :метанная) и го.^'-моп передачи в нее энергии (импульсный, непрерывный) . Однако исполъзухютеся в настоящее время в СЭП гоотульс-же ткристорнкэ преобразователи не позволяют создавать на их ос-юве угг.тверсальги-.^ источн;оо1 электропитания мощных СВЧ-приборов, •гто усложняет проектирование, изготовление и эксплуатацию СЭП.

Для современного этапа развития СВЧ электроники характерны гендекции к повышению частоты следований и мощности импульсов электромагнитного излучения, а также к расширению областей при-■ «нения мощных СВЧ-приборов, что обуславливает непрорхлзко воз-»статсщнл уровень треВовамля к надежности функционирования, :табильности выходных параметров и регулировочным характеристики источников электропитания мощных СВЧ-приборов.

Исходя из зыщегалогенного актуальной является задача опти-згзации '.сзвестных к поисгса новых эффективных и универсальных

с х г мо те хкичо с 1 сих решение импульсных тиристорных лрзсбразоЕоте-лей для с ".1С тем электропитания мосных СВЧ-приборов.

Цель работы. Разработка, исследование к создание юту ль-сикх тиристорных преобразователей и источников электропктанк: на их основе для мокных СВЧ-приборов.

Для доститения тюстгьпенной цел и ь диссертационная работ ргкаются следуйте задачу;:

- анализ требования, предъявляемых хг источникам электрэпи тания модных СВЧ-приборов;

. - определение рациональных принципов построения импуяьсни тиристорных преобразователей для систем электропитания мецны СВЧ-приборов;

- разработка тиристорно-конденсаторных преобразователе трансформаторного типа для стабилугзировзннсго заряда накопи тельных конденсаторов дс напряжения высокого уровня и анали условии их устричной и эффективной работы в различных режимах

- теоретические и экспериментальные исследования тиристор но-конденсаторных, источников непрорывного электропитания моинъ СВЧ-приборов;

- разработка, исследование и создание тиристорных генера торов мощных импульсов тока, обладающих повышенной надежность в частотном режиме работы.

Методы исследования. В работе используются: кусочио-пру пасовочный, классический и операторный методы реиелия дифферег циальных уравнений, методы разностных уравнений и дискретног преобразования Лапласа, математическое моделирование на ЦВ> экспериментальные исследования макетных образцов импульсных ту ристорных преобразователей для СЭП моцных СВЧ-приборов.

Научная новизна. В работе получены следуюаие новые научш результаты:

- определены и исследованы условия устойчивой и зффектта ной работы в различных режимах предложенных вариантов стабилг зированных зарядных тиристорно-конденсаторных преобразователе трансформаторного типа;

- разработана математическая цифровая модель тиристо| но-конденсаторных источников питания соленоидов и получены ра< четные зависимости, позволяющие находить оптимальную для зада]

1шх тробовап-гл согохупность параметров источников питания соленоидов ддклего типа; •

- иссл-дсвзнч коммутационные процессы в гс-ператорз KíüiyjibccB токо с частичным перезарядом емкостного накопителя скоргии (ЕКЭ) тiр;х использовании в нем для снижения обратного иапрязол,;л ил гоне юя'Зкпироватшх тиристорнлх ключей;

- лрэд.-ю.геч и исследован генератор импульсов тока с двухсекционна d котором полностью устранен перезаряд накопите лы':::: конденсаторов и обеспечен режим естественной коммутации разрядных тиристоров.

Практическая ценность работа заключается в том, что пред-локе;пгые схемные ресения тиристорно-конденсаторных преобразователен и генераторов импульсов тона и полученные в ходе проведенных исследовании результаты позволяют создавать надекни-э и стабильные з рес'ете источники электропитания для моецшх СЗЧ-приборов различного типа, а также для ряда высоковольтных электрофизических установок имлульсно-периодического действия.

Реализатгия результатов работы. Результаты диссертационной • работы капли применение при проектировании и создании СЭП моцних СБЧ-приборов различных типов, а также источников питания импульсноепериодических твердотельных и газовых лазеров, использующихся в Институте прикладное физики РАН (г. Н.Новгород).

Апгобания работы. Материалы диссертационной работы доклз-дыеались я сЗсу^тгал^сь па VI, Vil, VIII Всесоюзных симпозиумах по сильноточной олектронике, г. Томск, 1986 г., г. Свердловск, 19BS, 1990 г.г., Всесоюзной научно-технической конференции "Кстсчшгго'г п системы накачки твердотельных лазеров и лазеров на неорганических соединениях", Москва, 1989 г., V Всесоюзной н~учнс-техническоя конференции "Проблемы преобразовательной техники", г. Киев, 1991 г.

Пуб л.ткаиии■ По теме диссертационной работы опубликовано 16 работ, 1' том числе получено одно авторское свидетельство на изобретение.

Стру;-гтуса и обьем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глаз, заключения, списка литературы и приложения; содержит 144 стр. основного текста, 41 , стр. иллюстрации, 104 наимоноваг-ия использованной литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теми и сформулирована цель исследовании, перечислены основные научные и практические результаты работы, степень их реализации, приведены положения, выносимые автором ка защиту.

В первой главе определены наиболее вапше задачи, возникающие при проектировании и создании импульсных тиристорных преобразователей для СЭП мощных СВЧ-приборов: зарядных тиристорных преобразователей накопительных конденсаторов, тиристорных преобразователей напряжения и тиристорных генераторов периодических импульсов тока (ГИТ) в соленоидах СВЧ-прибо-ров.

Исходя из анализа требований, предъявляемых к устройствам Д л заряда накопительных конденсаторов в СЭП мощных СВЧ-приборов, обоснована Целесообразность их построения на базе ти-ристорно-конденсаторных преобразователей {ТКП') трансформаторного типа с промежуточным высокочастотным дозированием энергии.

Дня обеспечения эффективной работы ряда мощных СВЧ-приборов, например, импульсных гиротроноп, необходимо, чтобы величина относительней нестабильности зарядного напряжения /ин на периодически разряжаемом ЕНЭ не превышала Ю В связи с этим рассмотрены основные методы стабилизации предразрядного напряжения на емкостном накопителе энергии, зеря.етемом с помощью ТКП, рабочая частота которого £ много больае частоты разрядов накопителя Г. При таком способе заряда величина Д^ц/иц определяется выражением:

ьин _

ин - + 2Ы '

где - энергия дозирующих конденсаторов, передаваемая за

такт работы преобразователя в ЕНЭ; N - число импульсов в зарядном цикле.

Б результате проведенного анализа с учетом высокого уровня зарядного напряжения в СЭП мощных СВЧ-приборов (единицы -десятки киловольт) предложено стабилизацию *0ц осуществлять пу-

б

том стабилизации зпветки дозирункгих конденсаторов га стороне нгакого ЕЕлрзхепяз при постоянном числе имлулъсоз !1 в заргщ-

Особую группу устройств, необходимых для СЭП некоторых моецйе СЗЧ-прлЗсров, составляет источники непреркЕкего электропитания, и которым относятся источники питания для нагрева тер-иоэмисспонких катодов и источники питания низкссмных соленоидов есстоянкого тсхт (ИПС).

С цельа уиифгагации СЭП моэдых СВЧ-приборов предложено построение входное з их состав источников непрерывного электропитания, так .т-й как и зарядных устройств накопительных конденсаторов, вести на базе тиристорно-конденсаторных преобразователей напряжения трансфокаторного типа. Сформулированы сснор—оэ задачи разработки подобных источников.

На' основе анализа простеяыем схемы тиристорного ГИТ пока-■ зако, что воз;-»гности снижения потерь при передаче энергии из ЕНЭ в солзкокд кокного СЗЧ-прибора за счет уменькеиия ем:гости накопителя Сн и увеличения зарядного напряжения Чн ограничены теловиями:

'Н

^ л1У(б51н) ,и„.<4кВ , (2)

где ьн - индуктивность соленоида; ¿Д - длительность участка термины импульса тока I синусоидальной форми, имеющего неравномерность О = аС/Х^.^.

Обоснована необходимость разработкой исследования схемных регенил ГИТ, обеспечивающих одпополяр;шй рехим работы накопительных конденсаторов при формировании в соленоидах иоашя СЗЧ-приборов периодических синусоидальных импульсов тока.

Во второй главе проведены исследования двух разработанных при участии азтора ввруэнтов тиристорно-конденсаторных преобразователен трансфсрпаторлого типа для стабилизированного заряда накопительных конденсаторов, схема одного га которых, обладавшего наиболее ыирокиии функциональными возможностями, приведена ка рис. 1. Основными достоинствами данных преобразователей, определяющими целесообразность их использования в СЭП моцных СВЧ-приборов, являются: ютрокий диапазон выходных напряжений;

ыалпа сесросте нарастания прямого напряжения па тиристорах к одновременно достаточные для иг надегозоп коммутации спасения обратного напряжения; простота схемного исполнения, что в ак^-читольши степени позволяет обеспечить гл^оку» падегшостъ функционирования и помехоустойчивость; возможность сшОяэзации энергии дозирукщих конденсаторов, что позволяет излагать высо-цуи стабильность зарлдсого напряжения ка при частоте его разрядов в дзсетки герц к £.ел>гсиыо \3Н па уровз^г дэсяткап киловольт.

Еа рис. 1 приведена сию разработанного автором простого и эффективного устройства стаб;:якзации и регулирования в пирс-ких пределах; энергии дозиру^цих конденсаторов С1 и С2. Принцип ого действия основан на принудительной коммутации тиристора VI"2 (\ГГЗ) в МОМ2НТ заряда конденсатора С1 (С2) до заданного ззлра-Еения ид и последующей рекуперации энергии из коммутирующего конденсатора С^во входной источник постоянного

В результате анализа элактромагкк гкыз: процессов бо входном контуре данного ТЕП получены зависимости максимального напряжения икт на комизтфующем конденсаторе С* , а также юзссияал^-кого напряжения итгп ка тиристорах УТ2, УТЗ и схемного г.рсшш; уту вшошчгния 1:Б от величины дозирующего напряжения Ць для различных значения параметра $ - С к / Сд (с1 = С2= Сд>. Указанные зависимости пр> дэны на рис.2, где -^(¿-¿Ск) О =Ъ'/Е . Наиболее приемлемым является згтчзниэ | =0,5.

Благодаря возможности изменения дозируащего Еапрягенкя предяохгшщя ту р .".сторно - ко нде пса то рт V; преобразователь позволяет наряду со стабилизацией зарядного напрягкгния осуществлять его регулирование с требуемо. дискретностью при постоянном и максимальном числа импульсов Н = £ / У в зарядном цикла. При этом во всем диапазоне регулирования Ин обеспечивается равномерный характер потребления мощности из сети.

Значительное место во второй главе уделено исследовании условия устойчивой работа предложенных зарядных тиристо рно - ко ы-денсаторных преобразователей в двух характерных для данного типа устройств режимах: непрерывного и прерывистого зарядного тока.

Для режима непрерывного зарядного тока получено выражение для оценки минимального времени выключения тиристоров

С::е'/а зарядного стябилизчрозанного ТКП трансформаторного типа

Зависимости максимального напряжения на коммутирующем конденсаторе, тиристорах входного контура ТЬК и времени их выключения от дозирующего напряжение

Рис. 2

VT4, VT5 выходного контура преобразователей с учетом киду;гл:-]-еости рассеивания ls повнгаскзго трансформатора Тр:

0 + '

- -4

гдо L j = Ls / L; Tj-T(LCa) T - пориод следования зарядюгг икпуяьсоо; Q = \!1Г~/~~с7 / E; R - эквивалентное ajmsEoe conpo-■питекиа потерь в выходном контура.

Проведешша экспериментальные исследования полазали, что погреипость вычисления temin по формуле (3) не ирзв^ает 1CÍ¡.

Установлено, что причиной неустойчивой работы предложенных преобразователей в режиме прерывистого зарядного тока являетсгз о; юстороннее насыщение повшаищего трансформатора, воскикакцее при его несиммзтри^ом намагничивании вследствие ненцзн-пмпости параметров элементов двух плеч преобразователей. В результате качественного рассмотрения процессов намагничивания траксформа-тора в несимметричном режиме получек аналитическая зависимость какскмалько допустимого в этом рекиме приращения иядукции ¿Б в сердечнике Тр за такт работы от коэффициента нэсгозметрли схемы б и коэффициента прямоугольности петли гистерезиса материала сердечника X * -

= , 1-Л/:—~ч í'3)

1 + б/О-Х) >

где индукция наслащенон материала сердечника-

Для устранения одностороннего насыщения rpaj:cí-орг.птсра я обеспечения устойчивой работа преобразователей теорстг "scek к з::сперимешш1ько обосновано использование паС5-цеги, вклзчаекэг» параллельно вторичной сбкотае Тр {рис 1).

С помацьи математического мэдалкрования на ЦВМ слектромаг— штпшх процессов в выходном контуре предложенных ТЕП определена иг основные энергетические характеристики при работе на полностью рззргсеаемыя ЕНЭ: максимальная выходная мощность Рн , ШЩ выходного контура , мощность потерь в выходьом контур® Pn t зависимости которых от параметра т прстедекы ка рис - 3, где

"1С

Эчергзтичесхие характеристики ТИП

Рис. 3.

А Рн К 1Пг к 1 /

Рц = -уТ-^ = ; Рп = - 1; - ШЗ входного контур-Для получения наибольшей выходкой мецности подобных зарядных устройств при максимальном КПД предложено величину Т виб>тсть в диапазоне 6-8.

На основе результатов проведенных теоретических и экспериментальных исследования разработана и предложена методика инженерного расчета параметров основных элементов рассмотренных зарядных тиристорно-конденсаторных преобразователей: Приведены параметры и описана конструкции нескольких создашшх при участии автора на базе предложенных преобразователей стабилизированных заряпных устройств, какедаих применение в СЭП моздшх СВЧ -приборов и других высоковольтных электрофизических установках.

В третьей главе рассмотрены особенности тиристорно-кепде саторных преобразователей напряжения для питания соленоидов и нагрева термокатодов.

Исходя из наличия повыыенннх требования, предьявляемых к стабильности магнитного поля для непрерывных гиротронов, которое создается с помощью соленоидов постоянного тока, и сапюсти в ряде практических случаев времени установления стаци.парного магнитного поля, на ЦВМ проведено .юделирование электромагнитных процессов, протекающих в выходном контуре тиристорно-конденсаторных ИПС в пусковом и. стационарном режимах работы. В качестве расчетной была выбрана типичная для данного класса устройств схема одного плеча выходного контура, показанная на рис. 4.

На основе проведенных исследования установлено, что в процессе включения ШС напряжение на солс-но идо ин при определенном соотношении параметров из' няэтея по колебательному закону. Для устойчивой работы тиристорно-конденсаторных ИПС в пусковом режима необходимо выполнение условия

Ойи«* Оно = ' ■ ид/а+е®^®) , (5)

где 11нтоА~ максимальное значение напряжения на соленоиде в пусковом рехимз; - начальное на такте работы напряжение на

дозируюцем конденсаторе Сд ; О, - добротность выходного контура' ' преобразователя.

Если инглах.> IIно ' то конденсатор Сд перестает разря-

лома выходного кенту ра и граница облаете устойчивого пуспа тирнсторно-конденсаторных КПС.

Г*! «

ш

г- д /\

л, -ч * 6

Л /

ь г г*

0,2

0

УТ

L

•п

^ —ч

х Сфу

«3 2.

Рит. 4

-¿-ЧГ»-'

¿1

Сх^мз ГИТ с двухсекционный ЕНЭ

УТ1 ¥05

'г'СТГ'ИгТ&О (у/=сап50

ТЧ

¥Т2 7

С1 са А

\1 . 1 --[е-

Г

—на-*—в* |

утз ¥Т5ж

I

я

Рас. 5

жаться до нуля. При этом на тиристоре УТ посла спадания до ну- ля тока I остается пэлогительное капряхетога, что >»£от привести к его повторному включению при запуске другого плеча пре-. образователя и сразу работа устройства.

Наличие условия £5) ограничивает возмэгноегт увеличения мощности ШС Р , поскольку 1)нтах ~ {? , гд« Г С^и^т/^ . С поыоцыэ раз работаклоп математической цифровой ьодели била рассчитана зависимость относительной максимальной мощности тк-ристорно-конденсаторкых ИПС Ртах/Ц а от Добротности

контуре нагрузки С1<р - \/*-н/Са> которая приведена на рис. 4.

Величина Р^* для выбранного значения 0 ф находилась кз услови 11м тах - иио • Область устойчивого пуска располагается со стороны итриховки.

С учетом результатов расчета времени установления стационарного магнитного ноля сделан вывод о том, что для обеспечения устойчивой работы тиристорно-конденсаторкых ИПС и получения минимальных значении X у и емкости фильтра Сф , а такке максимального диапазона регулирования частотно-импульсным способом тока в соленоиде целесообразно выбирать параметры

= 1 и 0,6.

Для указанных значений 0.ф и Ртах рассчитаны зависимости коэффициента пульсаций тот в соленоиде от относительного периода работа преобразователя Т*=Т Ян/£.н и величины последовательного активного сопротивления фильтрующих ко1щенсаторов йр учет которого необходим, как показано в работе, при ЯфС<р>1-/Я,ц Данные зависимости позволяют определить оптимальную частоту работы тиристорно-кондексаторных ШС в рехиме максимальной мощное

Основные результаты математического моделирования подтверждены экспериментально. С помощь» разработанной математической цифровой модели тиристорно-ковденсаториьк Ш1С когет Выть пасена оптимальная для кошеретногс комплекса требований совокупность их параметров.

В третьей главе рассмотрена также схема раз работа иного с участием автора мощного стабилизированного тиристорно-конденсаторного преобразователя трансформаторного типа для нагрева тер-»катода импульсного сильноточного ускорителя электронов, дан" опис~ниа его конструкции и приведены результаты экспериггенталъ-

ных исследований. Использование дашшго источника в СЭП моцшг* СЗЧ-прибороа позволяет достаточно просто решать задачу. -нагрева термокагодов, озгазываюцихся в момент генерации СВЧ-талу ль с а под напряжением сотни клловольт.

В четвертой главе рекается задача разработки и создания . генераторе:: мошшх ••'-¡пульсов тока в соленоидах импульсно-пзрио-дически*' СйЧ-нркбороз, обладающих повыыешюя надежностью в частотном режиче работы. С этой целью проведен поиск максимально простых схемнкх решений контура разряда ЕНЭ на соленоид (разрядный контур ! ИТ), в которых обеспечивается однополярныя по ггапряггешео рг'г;г,:м работы накопите >кых конденсаторов.

Рассмотрены способы снижения напряжения обратной полярности U^ на ЕНЭ широко используемой схемы ГИТ, принцип действия которой основан кг» перехвате тока соленоида га одного контура в другой путем принудительной коммутации разрядных тиристоров в момент, когда напряжение на ЕН1 равно U<

Величина определяется из условия коммутации разрядных тиристоров:

U< *UH tgOrLtBn/tMV ' <б>

где t^n ~ паспортное время выключения разрядных тиристоров;

4-

lh - длительность импульса тока о соленоиде.

Характерные значения длительности импульсов тока в соленоидах имлульсчо-пэриодических СВЧ-приборсв, раЬотаюцих с частотой десятки герц, составляют ~ (1 - 2) мс. При этом прздразрядное напряжение Uh имеет величину порядка 3-4 кВ. Поэтому для снижения зяли~икы \J ^ в данном ГИТ необходим высоковольтный быстродействующий коммутатор. Автором предложено построение такого коммутатора вести на основе комбинированных тиристор-ных ключей, представллюцих собой последовательнее соединение быстродействующе» о относительно низковольтного тиристора, обеспечивающего малое значение IJ -¡ за счет малого паспортного времени выключения t j,ri , и »хзкочзстотного сисоковольтного тиристора с допустимым повторяющимся напряжением Un>Un •

Значетае в ремени выключения низкочастотных тиристоров "tan и величина максимальнсго за разрядный цга. напряхехшя на быст-родействуюмих тиристорах U m определяются величиной сонротив-

ления резистора R, , включенного параллельно быстродействующему тиристору. На основе проведенных теоретических и зкспарима:: тальнкх исследования коммутационных процессов в данном ГИТ ус тановлено, что существует оптимальная в личина Rt, при которо; значения t g,vl и U m минимальны.

В результате проведенного анализа процесса выключения низкочастотных тиристоров коммутатора получены аналитические •» графические зависимости, позволяющие определять оггп:мзльчос значение П< при заданных параметрах элементов ГИТ.

Полностью устранить перезаряд накопительных конденсаторог и обеспечить при этом рехям естественноя коммутации ра-зрядны> тиристоров позволяет разработашшя при участии автора генератор »"пульсов тока, в котором ЕНЭ разделен на две сегаг-и раькоя емкости: С1=С2=СН (рис. 5 ). Данный вариант ГИТ завиден авторски?-: свидетельством.

Принцип действия генератора заключается в том, что при поочередном колебательном разряде секция ЕНЭ С1 и С2 друг на друга полярность напряжения на них не изменяется. При этом через соленоид LH протекают синусоидальные импульсы тока длите ль -ностью = 9t Vi-н Сн /2 • Выключение соответствующей пары тиристоров (VT2, VT5 или VT3, VT4) происходит естественным образом в момент t = t и спада тока через них до нуля, что в совокупности с однополярным по напряжению режимом работы накопительных конденсаторов обеспечивает повышенную надежность функционирования ГИТ в частотном рех;име.

В результате исследования электромагнитных процессов в ГИТ с двухсекционным ЕНЭ показано, что в стационарном режиме работы при постоянстве .ередаваемоя в накопитель за цикл подза-ряла энергии W . накопительные конденсаторы разряжаются полностью.

На базе предложенных схем разрядного контура ГИТ с двухсекционным ЕНЭ и зарядного стабилизированного ТКП (рис. 1) разработан и создан ряд генераторов периодических импульсов тока для СЗП мсцных СВЧ -приборов.

Разработанные ГИТ характеризуются ыироким диапазоном регулирования амплитуды импульсов тока и частоты их следования, высокой (на уровне 0,1%) стабильность» амплитуды импульсов тока,

что в значительная степени позволяет обеспечить наиболее эффективный режим фунзортонирования СВЧ-прибора.

Опыт эксплуатации созданных ГИТ показал их высокую надежность и стабильность в работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Обоснована целесообразность применения предложенных вариантов зарядных ткристорно-конденсаторных преобразователей трансформаторного типа в системах электрок гания мощных СВЧ-приборов.

Исследованы условия их устойчивой работы в режимах непрерывного и прерщ; истого зарядного тока.

Установлено, что для получения наибольшее выходной мощности предложенных зарядных преобразователей при максимальном КПД величину относительного периода работы преобразователя Т рацио"ально выбирать в диапазоне 6-8.

2. Показано, что в системах электропитания мощных СВЧ-приборов стабилизацию предразрядного напряжения на емкостном накопителе целесообразно осуществлять путем стабилизации энергии дозирующих конденсаторов при постоянстве числа импульсов в зарядном цикле.

Определены основные характеристики предложенных устройств стабилизации и регулирования энергии дозирующих конденсаторов.

3. На основе результатов проведенных исследовании создан ряд мощных устройств для стабилизированного зарг а емкостных накопителей различных импульсных генераторов, использующихся в системах электропитания мощных СВЧ-приборов. Зарядные устройства имеют мощность 3-20 кВт, выходное напряжение 2 - 25 кЗ и обеспечивают стабильность предразрядного напряжения на емкостном накопителе на уровь- 0,1 % при частоте его разрядов 1-50 Гц.

4. Проведено математическое моделирование тиристорно-кон-денсаторных источников питания соленоидов постоянного тока, позволившее определить область их устойчивого пуска, а такге получить зависимости коэффициента пульсация тока нагрузки от рабочей частоты источника и последовательного активного сопротивления фильтрующих конденсаторов.

5. Разработан и создан мощный таристорно-аондевсатэряда преобразователь напряжения с одновитковым согласующим трансформатором, позволяющий достаточно просто обеспечивать нагрев термокатодов, оказывающихся в момент генерации СЗЧ-имяуяьса под напряжением до 400 кВ. Выходная мощность источника регулируете;; в диапазоне 0,2 - 7,3 кВт.

6. Предложено и обосновано использование комбинированных тиристорных ключей в генераторе имлульсов тока с частичном перезарядом накопительных конденсаторов для снижения ка них напряжения обратной полярности и повышения надежности работы генератора.

В результате исследования коммутациошшх процессов в данном генераторе получены зависимости, позволяющие рассчитать минимальное время выключения комбинированных тиристорных ключей.

7. Предложен 'и исследован генератор импульсов тока с двухсекционным емкостным накопителем энергии, в котором полиостью устранен перезаряд накопительных конденсаторов и одновременно обеспечен режим естественной коммутации разрядных тиристоров .

На основе результатов проведенных исследования создан генератор периодических импульсов тока для системы электропитания мощного импульсного гиротрона, работающего с частотой 1 - 2С Гц. Генератор позволяет формировать в соленоиде гиротрона с требуемой частотой синусоидальные импульсы тока амплитудой 2,8 кА и длительностью 1,6 мс. Нестабильность амплитуды имлульсов Toi:a iffi превышает 0,1 й. Максимальное напряжение на емкостном накопителе составляет 3 кВ, а выходная мощность зарядного тиристор-ко-коыденсаторного преобразователя со стабилизацией энергии дозирующие конденсаторов - 17,6 кВт.

Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в следующих работах:

1. A.c. 1330731 СССР. МКИ Н 03 К 3/53. Генератор импульсов тока / Е.А-Копелович, Б.3.Мовиевич. - Опубл. в Б.К. N 30, 1987.

2. Копелович Е.А. Устройство для стабилизированного заряда емкостных накопителей энергии // Тез. докл. V Всесоюзной научно

-тегготчзской конференции "Проблемы преобразовательной.техники". - Ексв: Институт электродинамики, 1991. - 4.1 - С. 183-139.

3. Копелович Е.А., Бондаренко В.В. Источник питания термэ-Есатода // Приборы и техника эксперимента. - 1990. - К 1. -

С. 146-143.

4. Еопелович Е.А., Бондаренко В.В., Разумов А.Г. Стабилизировавши источзгик какачзси импульсно- периодического твердотельного лазера // Приборы и техника эксперимента. - 1990. -

H 3. - С. 172-175.

5. Копэлович S.A., Мовпевич Б.З. Генератор импульсно-пери-одичесяих магнит^:; полея // Тез. докл. VIII Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике. - Свердловск: Институт электрофизики, 1990. - Ч. III. - С. 90-92.

6. Копелович Е.А., Мовиевич Б.З., Хватов C.B. Анализ переходных процессов в тиристорно-конденсаторном источнике питания соленоида // Тез. докл. V Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы преобразовательной техники".- Киев: Институт электродинамики, 1991. - 4.1 - С. 185-187.

7. Мовиевич Б.З., Копелович Е.А. Могзшй импульсный преобразователь для стабилизированного заряда емкостных накопителей энергии // Техническая электродинамика. - 1987. - H 2.

С.47-33.

8. ^виезич Б.З., Копелович Е.А. Генераторы импульсно-периодических магнитных полей // Техническая электродинамика. 1939. - H 1. - С. 11-16.

9. Мовиевич Б.З., Копелович Е.А., Кузнецов Ю.А. Импульсно-периодический генератор сильных магнитных полей // Приборы и техника эксперимента. - 1989. - N 6. - С. 130-136.

10. Мовкевич 5.3., Копелович Е.А.» Кузнецов Ю.А., Ниро-ков Е.А. Генератор имлульсно-периодичесзсих магнитных полей с частотой до 100 Гц // Тез. докл. VIII Всесоюзного симпоз1тукз по' сильноточной электронике. - Свердловск: Институт электрофизики, 1990. - 4.1. - С. 151-153.

Личный вклад автора в работы, написанные в соавторстве, состоит в постановке задачи [3 - б], разработке схемных рекений [1, 3-5, 7], проведении теоретических и экспериментальных исследования [3-10].