автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Бестранформаторные импульсные источники электропитания твердотельных технологических лазеров

НИЖЕГОРОДСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ . ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 621.314

ГОЛИЦЫН Юрий Валерьевич

БЕСТРАНОгОНЛАТОРНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ' ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЛАЗЕРОВ

Специальность 05.09.12 -Полупроводниковые преобразователи электроэнергии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ниший Новгород -1992

. Работа выполнена на кафедре " Электропривод и автоматизация промышленных установок " Нижегородского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

С.Н.ШЕВЧУК

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Б.П.БОРИСОВ

кандидат технических наук, доцент И.В.БЛИНОВ

Ведущее предприятие - Научно-исследовательский институт

двигателей, г.Москва

Защита состоится "} СХМ^ПЛЛ—С 1992 г. в / ^ часов , в аудитории № / ¿-У? на заседании 'специализированного совета К 063.85.06 по присуждению ученой 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 " 1(> " ■ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета В.В.СОКОЛОВ

канд. техн. наук, с.н.с.

Псдп.к печ. 13.03.92.-Фермат 60х841/16. Бумага писч.Р I.Печать офсетная. Уч.-изд.л.1,0. Тираж 100 экз. Заказ 4Г . Бесплатно.

Лаборатория офсетной печати ННПИ. 603022, Н.Новгород, пр.Гагарина,:

. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В различных областях машиностроения все .большее развитие получают лазерные технологии, позволяющие осуще-тдмвитъ ранее не возможные или трудновыполнимые операции сварки, ^¿й£ьЬ|ческоЯ и размерной'обработки материалов. С их внедрением связаны повышение производительности и улучшение условий труда, возможность автоматизации, снижение трудоемкости по отношению к традиционным методам обработки материалов.

Интенсивное развитие и массовое внедрение лазерных технологий в промышленное производство требует повышения эффективности лазерно-технологических установок (ЛГУ).

Повышение точности и качества при размерной обработке различных видов материалов с помощью ЛГУ. на базе импульсных твердотельных технологических лазеров в значительной мере связано с потреб. ностью оперативного регулирования параметров лазерного излучения. Однако, регулирование формы, мощности и.длительности импульсов ла-, зерного излучения оптическими методами ( применение светофильтров, диафрагмирование луча ) не эффективно в виду низкого к.п.д. твердотельных лазеров ( менее 10% ). Поэтому возникает необходимость в специальных источниках электропитания (ИЭП) с широкими возможностями оперативного регулирования формы, амплитуды и длительности импульсов тока лампы накачки'(ЛН), так как форма импульсного лазерного излучения практически" повторяет форму.тока в ЛН.

Серийно выпускаемые в настоящее время ИЭП импульсных твердотельных технологических лазеров на базе индуктивно-емкостных и ди-одно-конденсаторных преобразователей не обеспечивают оперативного регулирования формы и параметров выходных импульсов тока в требу- . емых пределах. Известные ИЭП обладают невысокими массо-энергети-ческими показателями.

Таким образом, решение важной технической и практической задачи оперативного регулирования формы и параметров лазерного излучения твердотельных технологических лазеров непосредственно связа- , но с необходимостью разработки для них эффективных специализированных ИЭП.

Диссертационная работа выполнялась в.соответствии с одним из научных направлений кафедры "Электропривод и автоматизация промып-. ленных установок" Нижегородского политехнического института "Импульсные электродинамические системы", в рамках проводимых госбюд-

жетных и хоздоговорных научнотисследовательских"работ.

Цель работы. Разработка и исследование высоковольтных импульсных ИЭП твердотельных технологических лазеров с оперативным регулированием формы и параметров выходных импульсов тока и улучшенными . массо-энергетическими показателями.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:.

- анализ разработанных к настоящему времени схемных решений импульсных ИЭП твердотельных лазеров и сравнительная оценка их; функциональных возможностей и массо-энергетических показателей; :

- разработка импульсных ИЭП с регулируемой формой, амплитудой и длительностью выходных импульсов и улучшенными массо-энергетическими показателями;

- теоретические и экспериментальные исследования различных,, режимов работы предлагаемых ИЭП;

- анализ динамических и энергетических характеристик ИЭП и . разработка инженерной методики расчета их силовых элементов; .

- разработка системы микропроцессорного управления ИЭП. Г "

Методы исследований,-Исследование электромагнитных процессов

в ИЭП проведено с помощью кусочно-припасовочного.метода. При этом, на интервалах непрерывности использрваны классический метод решения линейных дифференцлальных.уравнений и численный метод решения нелинейных дифференциальных уравнений. ( метод Рукге-Кутта-). Расчет ■ динамических и энергетических.характеристик ИЭП выполнен с помощью. ЭВМ. Достоверность научных,положений подтверждена.результатами экспериментальных исследований, проведенных на изготовленном автором, образце ИЭП. ■ ■ ■ '., . .' ■ :'.••. ••••-. " ■ '

Научная новизна. В работе получены;следующие новые научные результаты: , • ..

- обоснована рациональная структура'многофункциональных им- .: пульсных ИЭП твердотельных технологических лазеров;

- разработана математическая модель каскадных тиристорно-кон-денсаторкых преобразователей (ТКП) для исследования и анализа процессов зарядки конденсаторов каскадов с учетом технологического разброса их емкости и режимов стабилизации напряжения накопительных конденсаторов;

- разработана математическая модель генератора импульсов тока (ГИТ) с перестраиваемы/ разрядным контуром секций накопительных конденсаторов, позволяющая реализовать оперативное регулирование формы

и параметров импульсов тока.

Практическая ценность состоит в следующем:

- показана целесообразность применения многофункциональных бестрансформаторных ИЭД для импульсных твердотельных технологических лазеров, обеспечивающих оперативное регулирование формы импульсов тока и параметров лазерного излучения и эффективность ЛТУ для размерной обработки материалов;

- предложены схемные решения, повышающие надежность бестрансформаторных ИЭЛ, стабильность их выходных параметров и качество технологического процесса размерной обработки материалов;

- получены удельные массо-знергетические характеристики дроссельного и конденсаторного оборудования, позволяющие обоснованно подходить к проектированию дросселей и выбору конденсаторов для использования их в качестве силовых элементов ИЭП;

- разработана система микропроцессорного управления ИЭП, позволяющая автоматизировать процесс размерной обработки материалов

и органично включиться в общий технологический процесс промышленного производства..

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы нашли свое применение в практике проектирования и разработок ЛГУ размерной обработки материалов, проводимых в НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОМ ИНСТИТУТЕ ДВИГАТЕЛЕЙ ( г.Москва ) и ИНСТИТУТЕ ПРШШДНОЯ ФИЗИКИ ( г.Н.Новгород ). .

Апробация работы. По основным теоретическим положениям и результатам диссертационной работы автором сделано 16 докладов: на У Всесоюзной научно-технической конференции, г.Уфа, IS84 г., 1У,У Всесоюзных научно-технических конференциях "Проблемы преобразовательной техники", г.Киев, 1987, 1991 гг., Всесоюзной научно-технической конференции "Современное состояние, проблемы и перспективы энергетики и технологии в энергостроенли" ( 1У Бенардосовские чтения ), г.Иваново, 1989 г.; Республиканских школах-семинарах молодых ученых л специалистов, г.Алушта, 1968, 1969, 1990 гг.; областных научно-технических конференциях.

Публикации. Основное содержание работы представлено в 9 печатных работах, имеется одно авторское свидетельство и два решения о выдаче авторских свидетельств. .

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из' введения, четырех глав, заключения, списка литературы и пяти приложений; содержит 115 стр. основного текста, 45 стр. иллюстраций,

117 наименований используемой литературы, 24 стр. приложений. .

ОСНОВНОЕ СОДЕРМНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и сформулирована цель исследований, перечислены основные научные и.практические результаты работы, степень их реализации, приведены положения, выносимые автором на защиту.-

В первой главе сформулирован комплекс требований к повышению .эффективности ИЭП импульсных твердотельных технологических лазеров для размерной обработки материалов, проведен сравнительный анализ существующих схемотехнических решений ИЭП и определены рациональные силовые схемы требуемых ИЭП, выполненные на базе бестрансформатор-ньгх ТКП каскадного типа и ГИГ с перестраиваемым разрядным контуром секций накопительных конденсаторов.

Для получения требуемых форм выходных импульсов при моноимпуль сном методе обработки в составе ИЭП (рис.1) используется ГИТ, обеспечивающий как дискретную, так и непрерывную амплитудную модуляцик импульсов тока в ЛН на интервале их длительности... .

При этом глубина модуляции импульсов тока .". ' р^ _ 1тс1х "*1гпп (I)

_ т ■ 6 1тм +1гтп ' » . где ]ийХ , - максимальное и минимальное значения тока на интервале длительности импульса, соответственно, находится в пределах то=0...0,5. : ■. •

Сравнительный анализ ГИГ, используемых для питания ЛН, пoкaзaJ что осуществить оперативное регулирование при дискретной и непрерьи ней амплитудной модуляции выходных'импульсов тока позволяют генераторы с перестраиваемым разрядным контуром, предварительно заряженных до требуемых уровней напряжения, секций накопительных конденсаторов.

Диапазон изменения напряжения зарядки секций накопительных ко! денсаторов для питания ЛН находится в пределах 0,5...3 кВ, поэтому при использовании промышленной'сети 380 В, 50 Гц в составе ИЭП должен быть специализированный зарядный преобразователь, обеспечивающий согласование режимов работы ЛН и первичней сети.

Показано, что при получении требуемого уровня выходного напря-кения ИЭП целесообразно применять бястрансфсрматорные Т1Ш каскаднО' го типа, обеспечивающие дозированную зарядку накопительных кокден-

б

Принципиальная схема НЭП- с регулируемой формой

и параметрами выходных импульсов

саторов. ' ..

При многсимпульсном методе обработки материалов., когда требуется серия'импульсов с высокой частотой следования, возможна работг ■ ТКП непосредственно на ЛН. Если .требуется частота следования выходных импульсов,,представляющая собой ряд дискретных значений, совпадающих со значениями, определяемыми в соответствии с выражением

I = 300 V (2)

Р ¿ + а »

где П. =0,1,2,..,; то целесообразно использовать ТКП с непосредственной связью с сетью (рис.2). Синхронизированная зарядка конденсаторов каскадов позволяет исключить в,этом случае из ТКП входные фильтр и дроссель. .

Во второй главе проведены теоретические и экспериментальные исследования различных режимов работы предлагаемых ИЭП.

При рассмотрении процессов резонансной и синхронизированной зарядки конденсаторов'каскадов ТКП учитывалось, что потенциалы од-' поименных обкладок конденсаторов к началу очередного периода их зарядки в общем.случае различны. Это различие объясняется падением напряжения на .тиристорах и диодах цепей зарядки конденсаторов каскадов и в большей степени,технологическим разбросом величин емкостей одного номинала до 5.. .10%. ■-.,..'..

Исследования проведены в схемах замещения ТКП, представленных на рис.3. - 'V ' . '■ - ; ■ '■ ■

Полученные математические модели ТКП позволили выявить специфические особенности каскадных схем и рассчитать динамические и интегральные характеристики каскадных ТКП.-Различные начальные нз,-пряяекия конденсаторов каскадов приводят к их неодновременной зарядке и фазозьм задержкам протекания зарядного тока по каскадам, ' прячем существует определенный закон.распределения начальных напряжений конденсаторов ."каскадов, при котором фазовая задержка максимальна. . • /.'. '"•

Для резонансной зарядки конденсаторов каскадов при условии ,|| _. А 1кг _ ¿Цу.з _ . _ А Ц^.Гу-7) ' а)

- — тцгтг . ( )

где и1Х г 'Л.(кМ) > К - начальные напряжения конденса-

торов каскадов, максимальная фазоЕая задержка Ч равна к,—, I

Принципиальная схема ТКП с непосредственной связью.с сетью

У7/,..у76 ш т.1 ■ ш . тм

333 5 „_ 50 Ь'

/V О-

&ЖЖ

- М-

Д А Д

юг/Ж

тг

т/ ¿¿2

,, тз ч

Рис.2 . Схемы замещения ТКП

/Р/ И : У/ V. , ' ' К ■ -иа

т

а)

¡■1.1

;' I • -'I

$ - 4.1 | •■' ■.. Я

Л/Г

чу

VI и;

¿г/

б) Л/ / ¿¿ЛйЛ/

л? ^

4/.

'¿1

^ и0 VI/ ■ и.

си

4

¿¿/V

Л/Г -¿¿у

■ ^

>11

ЛГУ

а) - при резонансной зарядке конденсаторов каскадов;

б) - при синхронизированной зарядке конденсаторов каскадов.

Рис.3

Для синхронизированной зарядки конденсаторов каскадов

Yntax - «T-CSla -atcsin иг.{ ^ (6)

при условии где ~ начальные напряжения первого

и последнего конденсаторов каскадов. ■ '

Фазовая задержка может■достигать значений "/з , поэтому ее ' необходимо учитывать при построении системы управления ИЭП. Длительность импульсов управления тиристорами, обеспечивающими зарядку конденсаторов каскадов, должна быть увеличена как минимум на величину этой задержки во избежание пропусков зарядного "тока и на-руиения нормальной работы'устройства. Экспериментальные исследования ТКП подтверждаютэто'положение.

Особенность дозированной зарядки накопительных конденсаторов:' определяется.дискретностью изменения выходного напряжения от периода к периоду, причем в зависимости от уровня выходного напряжения его приращение -различно. "Для. размерной'обработки материалов требуемая стабильность выходного'напряжения ИЭП составляет 0,1. .-.1,0%. В данной главе определена-зависимость относительного приращения напряжения накопительного конденсатора Д Uj a на " /г " периоде . работы ТКП, которая, графически представлена на рис.4. ; • -

Требуемая точность' выходного напряжения ИЭП при глубоком его регулировании достижима при рабочей'частоте ТКП десятки'кГц. На более низких рабочих частотах возникает необходимость в дополни- ■ тельных устройствах обеспечения стабильности выходного напряжения/ поэтому с участием автора разработан ряд схемных решений'по стабилизации напряжения зарядки накопительных конденсаторов. .'.

. Наиболее эффективное,и простое устройство стабилизации, защищенное авторским свидетельством, приведено на рис.5. Принцип его : действия состоит в том, что в момент' достижения напряжения накопительного конденсатора заданного значения ток накопительного конденсатора Си переводится .в конденсатор фильтра Сер при подаче импульса управления ::а тирлстор VTZ. Экспериментальные исследования подтвердили эффективность разработанного устройства стабилизации. - ■■

Сопротивление ЛИ как электрической нагрузки имеет нелинейный, характер и зависит от величины мгновенного тока ЛН. Элзктромагнит-

ю :

Эткосительноэ -приращение напряжения накопительного конденсатора последнем периоде, зарядки -

■ .. .0,15

Ч ,8

. Рис.4 • ' .г ' • ■ Устройство.стабилизации выходного напряжения ИЗП

ные процессы при таком характере нагрузки описываются нелинейными •дифференциальными уравнениями. Однако, большой объем вычислений щ решении нелинейных дифференциальных уравнений затрудняет организацию системы управления ИЭП.\

При колебательном характере разряда накопительного конденсатс ра на ЛН, используемом при размерной обработке материалов, сопротивление лампы можно принять равным

" • Р - к» £ ; " ■ (7)

гдекь - коэффициент пропорциональности, I - расстояние мезвду эле тродами лампы, ё, - поперечное сечение газоразрядного промежутка, Хщ ~ амплитудное значение тока лампы. Показано, что расхождение .результатов'расчета 1?А в зависимости от мгновенного и амплитудног значений тока ДН находится в пределах 0.. .20$.и учитывается-в мате матическрй модели поправочным'коэффициентом.''..'

С учетом сопротивления Доопределяемого п0 выражению (7), ря работана математическая модели ПР', позволяющая оперативно рассчитывать для'заданной формы импу&осов-уровни, напряжения зарядки секций накопительных конденсаторов и временные интервалы• проводимое« коммутирующих тиристоров. Исходными данными для расчета уровней нг пряжения .'зарядки рекций накопительных конденсаторов и временных и; тервалов проводимости,коммутирующих тиристоров являются амплитуднь • аначенця;и^льер8.-т9ка^й/дт,геяьн0(;ти участков с одинаковой ашш тудой. Кроме того, математическая модель ГИТ. позволяет определить < требуемое- число, секций .накопительных конденсаторов для обеспечени; максимальной заданной длительности импульсов. . !

' Переходные процессы-в'.ПТГ'при изменении структуры разрядного контура. у^ены при'следа и напряжения сек-

.дай -накопительных'конденсаторов на интервале .коммутации тиристоро! неизменны, что позволил6...,с,читать.изменение токов секций накопится! ных конденсаторов по линейному закону и значительно упростить математическую модель'.' Экспериментальные исследования процессов коммутации в ГИТ показывают, что погрешность'принятых допущений не . превышает 5$.'Рассчитанные с помощью математической, модели (рис.б! и реальные импульсы;тока ЛН отличаются не более, чем на 10%.

Третья глава посвящена анализу массо-энергетических характер! тик разработанных ИЭП и оптимизации режимов их работы.

В условия* широкого внедрения'технологических'лазеров в>про-

мышлением производстве их ИЭП должны обладать высокими массо-энер ; гетическими показателями, т.е. иметь минимальные массу и. габариты при максимальном значении к.п.д.

При, оптимизации режимов работы ИЭП с точки зрения минимальны массы и габаритов автор считает наиболее целесообразным оптимизир вать режимы работы нестандартного дроссельного оборудования. С эт целью определены массо-знергетические характеристики дроссельного оборудования ТКП и ГИТ в зависимости от частоты и формы воздейств; ющего напряжения и двух вариантов выполнения дросселей:- с магнито проводом и без магнитопровода.

Суммарная удельная масса дроссельного, оборудования ТКП при числе каскадов /^'=4 от его рабочей частоты приведена на рис.7. . Минимум суммарной массы дроссельного.оборудования ТКП наблюдается при рабочих "частотах ТКП =2.. .6 кГц. Выбор рабочей частоты ТКП при >1 кГц требует сохранения добавочных потерь в обмотках дро( селей на уровне кго5" =1и использования высокочастотных силовых тиристоров и -диодо^, а также определенного'типа конденсаторов • К 72-ПА. Поэтому автор считает ^оправданным-выбор более низких рабочих частот ;ТКП .0,44 <1 что. позволяет при'некотором увеличении массы дроссельного .'оборудования использовать -в ТКП тирист! • ры'и диоды",общепромышленных серий 'без значительного снижения их нг грузочной'способности к значительно расширить'номенклатуру используемых. конденсаторов.''■'■■''■-.< X ' • .'■".

; Зна1ШФеаь^..^&ть'''массы.'.ИЭП приходится на долю, секций накого тельных конденсаторов, режиму работы которых "определяются режимам! ^боты-ЛН и'отличаются от номинальных режимов," приводимых в справочной. литературе. ...В'зависимости 'от. требуемых режимов работы секц! ■. какспителькьпсконденсаторов получены удельные массо-энергетическш характеристики существующих -конденсаторов И'сделан их выбор для и< пользования.-в качестве накопительных по критерию минимума удельно) .-.массы, "..-.'г;.: ./: '.'■"¿'■■У '•''■'■'■У- ""--'- - "

На основании 'подучеуных результатов.автором предложена инженерная' методика расчета;силовых элементов НЭП*-

В четвёртой-главе рассмотрен. ■ разработанный автором, экспериментальный образец бестрансформаторного импульсного ИЭП с регуляр; - емой формой и-параметрами выходных импульсов тока,, который может . быть эффективно.использован.при^модернизации существующих ЛГУ с твердотельный.технологическими лазерами для размерной "обработки материалов с целью расширения их функциональных возможностей и

14 " • : -'У'-/ ' " .' ■'' ; ; ':'-'''..

Удельная масса дроссельного оборудования каскадного тиристорно-конденсаторного преобразователя

Ч Ь 2 10*

4 6 8 104

/

То

Гч

Рис.7

и улучшения массо-энергетических показателей. С целью его использования в автоматизированных ЛТУ источник предусматривает в своем ■составе микропроцессорную систему управления.

Функциональная схема ИЭП представлена на рис.8.

В состав ТКП входят: выпрямитель (В), фильтр (Ф), каскадная схема (КС), идентичные каналы зарядки накопительных конденсаторов (КЗ).

Генератор импульсов тока содержит секции накопительных кондеь саторов, подключаемые к нагрузке (Н) с помощью коммутирующих тирис торов.'

Каскадный принцип построения дает возможность создания стандартных рэдов унифицированных блоков, позволяющих при соответствующем их выборе строить ТКП требуемой мощности и уровня выходного напряжения и ГИТ., обеспечивающих требуемые форму и длительность ' выходных импульсов. ■

В источнике предусмотрено устройство стабилизации напряжения зарядки,накопительных конденсаторов ,(УС) и блок поджига и -"дежурной дуги", (£П). ^

Предложена структура микропроцессорной системы управления (СУ которая реализует.следующие ;функции:

- вычисление'уровней.напряжения зарядки секций накопительных конденсаторов и временных' интервалов.проводимости коммутирующих тк ристоров в' зависимости от заданных/режима работы ИЭП и параметров выходных импульсов тока;.'.; :.'■■-'

. - зарядку накопительных конденсаторов в широком диапазоне выходного напряжения ИЭП с высокой"точностью его стабилизации; ^ .-'периодический ■ или однократный режим работы ИЭП;

, - формирование импульсов, тока .заданной формы, амплитуды и длу тельнссти; ■ - ' ' ' " ' . .

. . - 'синхронизацию режимов работы. ИЭП с режимами работы ЛГУ;

- защиту ИЭП в аварийных режимах. " "

.-'... Сравнительный анализ технических характеристик разработанногс и серийно выпускаемых наиболее, близких по своему назначению ИЭП показывает; что-разработйяный источник не уступает, а по большинству параметров и 'функциональным возможностям,превосходит известные, что позволяет.-рекомендовать его к внедрению в промышленное . производство. ......

' 16 ■ '.'■■. ;■/■■:'' -Г- ' <; -" ' ''. '

¿'ункциснаньная схема бестрансфорглаторного импульсного источника электропитания '

|Г НП

50Гц <

ж

I,

ОС1

СУ

X

О <р КС

Г'фц ■ ИШ ¿<р Гр У - хасюдсЗ К- капа/об

_а

у&

гит

к-секции •

Тц-^аг

Рорна ■ .

инптса -Уйг

иос

Н

ИФП-МО БП

1осг

Рис.6

-о

' ' ЗАКЛЮЧЕНИЕ'- ; . ;

На основе проведенных в диссертации теоретических и экспер! .ментальных исследований получены следующие результаты.

I. Проведенный сравнительный анализ известных источников э) , тропитания импульсных твердотельных технологических лазеров для размерной обработки материалов с точки зрения повышения их эффе] тивности позволил обосновать структуру импульсных источников эл< тропитания с регулируемой формой и длительностью выходных импул] и высокими массо-энергетическими показателями, содержащую для т импульсного метода обработки генератор импульсов тока с перестр; ваемым разрядным контуром секций накопительных конденсаторов и 1 ристорно-конденсаторный преобразователь каскадного типа.. Источн: злктропитания обеспечивают в лампах накачки импульсы заданной ф с глубиной модуляции /По =0...0,5 и плавно регулируемой длитель стью 0,3..Л,5 мспри частоте их следования до 100...200 Гц.

Генерированиенерегулируемых'импульсов длительностью 0,1...0,3 мс при многоимпульЦбм' методе обработки обеспечивают ристорно-конденсаторные преобразователи.при непосредственном вк чении их на-лампу накачки..

, •/ 2^ .Полученные < в результате""исследований электромагнитных п цессов основные' динамические характеристики позволяют осуществи выбор числа каскадовтиристорно-конденсаторных преобразователе? числа секций накопительных конденсаторов генератора импульсов т Определена Зависимость; длительности импульсов управления а .ных тиристоров тиристорно-конденсаторных преобразователей от чк ; ..каскад'ов, . ' • .' ... ". ;.••'•/ '••,'"••• . " -

Предложены способы стабилизации напряжения зарядки секций пительных конденсаторов ..при глубоком регулировании выходного кг , жения источников электропитания... . " " V

- 3". Ралработанаматемйтическаямодель генератора импульсов '. регулируемой формы,: амплитудыи длительности, учитывающая нелм ' ный характер, нагрузки .и процессы коьшутации тиристоров и позво] щая'при ааданнах'форме'.-'и длительности импульса рассчитать требз мые уровни напряжения зарядки/секций накопительных конденсатор« временные интервалы проводимости коммутирующих тиристоров.

4. В результате исследований энергетических характеристик трансформаторных импульсных, источников электропитания оптимизи] •. ни режимы работы каскадных тиристорно-конденсаторных преобразо:

'елей, что позволяет обеспечить их минимальные массу и габариты.

Полученные удельные массо-энергетические характеристики дроссельного и конденсаторного оборудования позволяют определить оптимальный вариант исполнения дросселей и выбрать,конденсаторы для ре-кимов" работы в качестве накопительных и конденсаторов каскадов.

5. Разработана система микропроцессорного управления режимами работы источников электропитания.

6. Разработан ряд новых схемных решений узлов каскадных тирис-горно-конденсаторных преобразователей, позволяющих повысить надежность работы, стабильность выходного напряжения и к.п.д. источни-' ков электропитания, защищенных авторскими свидетельствами.

7. Предложена Инженерная методика расчета силовых элементов источников электропитания. ,

8. В результате исследований созданы импульсные источники электропитания с регулируемой формой, амплитудой и длительностью выходных импульсов тока. Источники имеют, мощность 4...10 кВт, уровень выходного напряжения 0,4...1,75 кВ с.точностью до 0,5$ и частотой слодования выходных импульсов до 100 Гц.

Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в следующих работах: '

1. A.c. 1307546 СССР, МКИ НОЗк 3/53. Генератор высоковольтных импульсов./ В.П. Кириенко, В.В. Ваняев, Ю.В. Голицын. Опубл. в Б.И. № 16, 1987.'

2. Ваняев В.В., Голицын Ю.В., Карпенко А.И. Источник электропитания технологического лазера. В'кн.: Стременное состояние,, проблемы и перспективы энергетики и технологии энергостроёния. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции ( 1У Бенардосов-ские чтения ). - Иваново, IS89, т. I, с.53-54.

3. .Ваняев В.В., Голицын Ю.В., Карпенко А.И., Кириенко В.П. Особенности зарядки дозирующих конденсаторов в каскадных преобразователях импульсных источников энергии. В кн.: Проблемы преобразовательной техники. Тезисы докладов У Всесоюзной научно-технической конференции. - Киев, 1991, ч. 2. с.216-217.

4. Ваняев В.В., Голицын Ъ.В., Карпенко А.И. Стабилизация выходного напряжения импульсного источника питания с дозирующими конденсаторами. В кн.: Преобразование параметров электроэнергии в энергетических и технологических установках. - Киев, 1991, с.40-42.

5. Ваняев В.В., Голицын Ю.В., Карпенко А.И. Электромагнитные

процессы зарядного преобразователя каскадного типа. В кн.:.Преобрг зование параметров электроэнергии в энергетических и технологических установках. -Киев, 1991, с.28-32.

6. Ваняев В.В., Голицын Ю.В., Кириенко В.П., Плетнев П.М., Шевчук С.Н. Бестрансформаторный зарядный преобразователь импульснс го источника энергии. В кн.: Проблемы преобразовательной техники. Тезисы докладов 1У Всесоюзной научно-технической конференции. - & ев, 1987, ч. 2, с.55-57. .

7. Ваняев В.В., Голицын Ю.В., Махин Ю.И., Плещицер Р.Х. Электроимпульсная установка для очистки рабочих поверхностей десу( лиматоров./'Рукопись дел. в ВИНИТИ, 1983, № 1032.,

,8. Голицын Ю.В. Анализ энергетических показателей зарядных преобразователей с дозирующими конденсаторами. В кн.: Тезисы доклг дов Восьмой научной конференции молодых ученых Волго-Вятского реп она. - Горький,. 1958, с.286-287. ...

9. Кириенко В.П., Ваняев В.В.,' Голицын Ю.В. Мощный источник питания для электроимпульсной .¿с -б^-гботки материалов. В кн. ^Автоматизация новейших электротехнояогглеских процессов в машиностроени; на основе,применения полупроводниковых преобразователей частоты с целью экономии материальных, трудовых и энергетических ресурсов. Тезисы докладов. Всесоюзной научно-технической конференции. -Уфа, 1984, с.21-22. " ; ' ;, - ' . ' '

•10. Кириенко В.П,,:Ваняев В.В., Голицын Ю.В., Плетнев П.М, Расчет цепей защиты тиристорного преобразователя. В кн.: Электрооборудование, промышленных -установок. Межвузовский сборник научных 'трудов. - Горький: ГШ1, 1968, .с.26-30.

II. Решение от 18.07.91 о .выдаче а.с. по заявке № 4853057/21 НОЗк 3/53 от 27.06.91. Устройство для зарядки накопительного конд< сатора./В.П.Кириенко,.-В.В.-Ваняегц Ю.В. Голицын.

'" 12. -Решение, от 31,07.91 о' выдаче а.с. по заявке )Г> 4842658/21 НОЗк 3/53 от 20.06.91. Устройство для зарядки накопительного конденсатора./ В.-П. Кириенко,-В.В. Ваняев,."Ю.В..Голицын.

Личный вклад1 автора. В раО'отах, написанных в соавторстве, автору принадлежит: методический подход, расчетная часть, обобщения / 3,4,5,10 /; постановка задачи,' новые схемные решения, экспериментальные исследования / 2,6,7,9 /.