автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Исследование и разработка универсальных систем питания твердотельных лазерных технологических установок

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ЛЕВША И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ЭШСГРОТЕШГЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени В.Я.УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

На правах рукописи Малышев Сергей Николаевич

ИСОШОВАШ® И РАЗРАБОТКА УНИВЕРСАЛЬНЫХ СИСТШ ПИТАНИЯ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ УСТАНОВОК

Специальность: 05.09.03 -

Электра?вх;!ич9ски9 комплексы и системы, включая их управление и регулирование

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 1992

Работа выполнена в Ленинградском ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции электротехническом яг,статуте имени В.К.Ульянова (Ленина)

Научний руководитель: ведущий научшй сотрудник кандидат технических наук Опре В.М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук профессор Герман-Галкин С.Г. кандидат технических тух доцент Золотницкий В.М.

Вадущее предприятие - Всесоюзный научио-иссладовательокий

институт электросварочного оборудования

^Защита диссертации «освоится 19Э2 г.

'~чиооъ яа заседании специализированного оовета К 063.36.06 Ленинградского ордена Ленина и ордена Октябрьской Ровсшярга электротехнического института имени В.И.Ульянсэа (Ленина) по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул.Проф.Попова, 5

С диссертацией «ложно озиакоиитьоя в библиотеке института

Автореферат разослан " 1992 г..

Учений секретарь специализированного совета

Еадабух А.И.

Актуальное^ щ)облевд. О момента получения в начале 60-х одов когерентного монохроматического излучения неуклонно раз-аваотоя физика и техника лазеров» разрабатывается и соваршон-гвуются моядане технологические лазэрн.

Высокая концентрация энергии в сфогсусироваднс« пятна, ко-зрентность, монохроматичность, отсутствие механического боэ-эйствия ка. ойр&йатаваемгй ттэриа« и ряд других качеств лаэер->го излучения обуславливают широкое прпманзниэ лазеров при »ведении таких операций, как разделение металлов и некеталли-юкже материалов, езеряение отверстий, нанесение рисок, долбе-са пазов, термообработка. наплавка, легирование, сварка метал->э и неметаллических материалов.

■ Диапазон оптичеекза и теплофизичесхня характеристик мате-шов, подвергаемых лазерному воздействию, непрерывно увалите- • .атсн, однако на серийно напускаемом оборудовании ко всегда аотся получить требуемое качество технологического процесса, о обстоятельство ставит задачу расширения технологических во-шкостей лазерного оборудования, в тоя числе и за счет сопер-нствования пстстнлков питания.

С целью расширения технологических возможностей твердо-тьных лазерных технологических установок (ЛГУ) представляют горес импульсно-пэриодачесние раккш накачки твердотелыяк зеров, т.к. в этом случаэ импульсная мосшость лазерного тания, может многократно превышать среднею мощность, доотижк-о в непрерывных' режимах накачки.

Интерес, к подобным рекямач ппт&чия твердотельных ЛГУ рас-г, т.к. они позволяв? получись тагою-ка технологические ре-тьтаты, которые можно получить при помошк мощных газовых лазов. При этом твердотельные ЛГУ имеют больше возмотлости по почешет в различнее технологические линия; за счет меньших га-зптов и простоты в эксплуатации.

Так как форда импульсов лазерного язлучания твердотелышх ' в" реяимо свободно"? генерации определяется формой импульсов а накачки, то наиболее естественным является регулирование татудно-временных параметров излучения по электрическому ату лазера, поэтому расширенна технологических возможностей рпотельннх УГУ осушееттаать путом соворяонстзочапия

источников питания ламп накачки твердотельных лазеров.

Выпускаемые промышленностью системы питания твердотельних ЛТУ позволяют реализовать шш только иьшульоно-париодач&скив режимы питания твердотельных ЛТУ, или только непрерывные режимы питания, при значительных массогабаритных и стоимостных показателях, а тате с неудовлетворительными возможностями по регулировке временных параметров импульса тока в импульсно-перво-дических режимах питания. Твердотельные ЛТУ могут легко перестраиваться для работы в непрерывных шш в импульсно-париодячес-ких режимах питания, что требуется для проведения различных технологических операций, для атой цели разрабатываются соответствующие лаыпы накачки.

Б связи с этим задача создания аффективных и надежных универсальных систем питания, позволявших обеспечить непрерывные, квази-импульенне (с длительностью импульса до сотен шшшеекун, при амплитуде до 100 А) шш импульсно-периодичоские режимы т тания твердотельных ЛТУ, включая лазеры с повышенным числом ла ламп накачки в оптической системе, является важной и актуально:

Исследование различных формирующих цепэй показало, что дл генерирования мощных импульсов тока накачки одно- пли многоламповых оптических' систем твердотельных ЛТУ наиболее оптимально использовать рассогласованную с нагрузкой однородную ио-кусответгую линию с вентилями (0!ШЗ).

Анализ процессов в системах импульсно-периодической накач ки с различными типами зарядных устройств (37), а также учет особенностей нагрузки, которую можно но зазегдлять, позволяли сделать вывод о целесообразности построения ЗУ на базе импульсных преобразователей постоянного напряжения, применение которых позволяет обеспечить оптимальные режимы регулируемого заря да с высоким КОД, одновременно удается согласовать параметры нагрузки с параметрам питающей сети без применения силового согласующего трансформатора, что существенно снижает массу и габариты установки. Исследование процессов в системах питания, включающих ЗУ, ОШШ и выходной ключ, позволили сделать вывод с том, что с использованием подобной структуры система питания дополнительно мохно реализовать непрерывные и квазк-иыиульешн режимы накачки твердотельных лазеров, обеспечив универсальное1: установки.

Цель работы. Разработка принципов построения и методики гроектирования универсальных систем питания, обэспечивающих им-гульсно-периодические, квази-импульскые и непрерывные режимы гатания многоламповых излучателей твердотельных ЛТУ.

Задачи исследования. Для достижезия поставленной цели в дассертащонной работе решаются следующие задачи:

1. Проведение сравнительного анализа известных матекатиче-¡ких моделей газоразрядных ламп накачки твердотельных ЛТУ применительно к задачам формирования мощных импульсов тока накач-:и, импульсов тока низкой интенсивности, но большой протяжен-юсти, а также к реализации непрерывных реяимов питания.

2. Разработка математической модели газоразрядных ламп на-сачки, учитывающей нелинейность их ВАХ, инерционность процессов 5 лампах и зависимость электрических параметров ламп от режимов гатания.

3. Проведение сравнительного анализа схем зарядних устрой-¡тв емкостных накопителей энергии с целью выбора базовых схем иш заряда емкостного накопителя геноратора прямоугольных. им-гульсов тока накачки, которые позволят одновременно решать задает обеспечения непрерывных и квази-импульсннх режимов питания твёрдотельных ЛТУ.

4. Разработка методик проектирования систем импульсно-пе-жодичеекого питания л универсальных систем питания.

5. Разработка способов коррекции формы генерируемых импу-гьсов тока с целью повышения эффективности работы ламп накачки ) высокочастотных реяииах накачки.

6. Разработка практических схе!л универсальных систем пита-шя, позволяющих реализовать импульсно-периодические, непрерывна и квази-импульсные режимы питания твердотельных ЛТУ.

Методы исследования. При решении посгавлонной задачи испо-гьзовались основные положения и методы теории электрических це-1ей. Экспериментальные исследования характеристик газоразрядных 1амп накачки твердотельных ЛТУ проводились с использованием се-гайннх квантропоз ЛГУ типов ЛТН-103 и Хвант-15 о использованием )пытных образцов универсальных систем питания. Чксленны.ч анализ »лектромагнптннх процессов в системах питания проводился с ис-гользовашем метода перег/ешшх состояния. Обработка, эксперимен-

тальннх дантех производилась на. ЭВМ методами математической статистики.

Научная новизна. Основными новыми научными результатами диссертационной работы являются:

1. Модель газоразрядных ламп накачки твердотельных ЛГУ, учитывающая зависимость инерционности газового разряда от приложенного напряжения, частоты следования импульсов тока и величины тока "дежурной" дуги.

2. Исследование и разработка регулируемых многофунвдионань ных зарядных устройств емкостных накопителей энергии импульсных источников питания твердотельных лазеров.

3. Способы коррекции формы импульсов тока накачки.

4. Методика проектирования систем импульоно-периодичесхого литания о регулируемым зарядным устройством.

5. Методика проектирования универсальных систем питания твердотельных МУ о учетом особенностей нагрузки в различных режимах питания.

Практическая ценности и реализация в промышленности. Предложенные в работа принципы и методы построения универсальных систем питания твердотельных ЛГУ могут быть использованы для инженерного проектирования универсальных систем питания, обеспечивающих .непрерывные, квази-ишульоные и импульсно-периоди-ческие режимы питания, а также систем питания с меньшим числом режимов из рассмотренных. Универсальные системы питания твердотельных ЛТ7, отличающиеся многофункциональностью, необходимы для проведения экспериментальных исследований в области лазерных технологий, а также для использования в составе многофункциональных проикшлашшх ЛГУ.

Результаты диссертационной работы были использованы при создании систем питания твердотельных ЛГУ, предназначенных для проведения технологических операций по сварке, термообработке, а также для разки л лрошвки листовых материалов Ш'АТ, МГТУ им. Н.Э.Баумана, НПФ "Т.ШКО", 1ЦК'ТС>.

Апробация работ». Основные разул/гати работы докладавалис! и обсуждались на:

1. Всесоюзном семинаре "Применение лазеров в науке и технике", Иркутск, 1990 г.

2. Всесоюзной конференции "Проблемы преобразовательной те- • хники", Киев, 1991 г.

3. Научно-техническом семинаре•"Источники питания электро-тэхнологических установок", С.-Пб., 1991 г.

4. Научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЛЭТИ им. В.И.Ульянова (Легаша), С.-Пб.,

в 1988, 1989, 1990, 1991, 1992 гг.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ.

Структура и обьем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка" литературы, включающего 156 наименований, приложения. Основная часть работы изложена на 111 страницах машинописного текста. Работа содержит 6 -таблиц, 94 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБ01Ы

Во введений обосновывается актуальность тематики .диссертг-вдонноП работа, сформулирована цели и задачи исследований, изложены основные, научные результат, енноспшо на защиту.

Первая глава диссертации посвящена анализу публикаций в трех направлениях: систе;,;ам непрерывней накачки твердотельных лазеров, системам импульсной накачки (включая формирование импульсов тока длительность;!) более 10 мС) и зарядшм устройствам емкостных накопителей енергии импульсных источников питания.

Изучение публикаций по системам непрерывной накачки показал, что наиболее перспективными являются схеш непрерывного питания на базе импульсных регуляторов тока, для которых легче всего решаются вопросы создания устойчивой системы управления, борьбы с помехами, согласования параметров нагрузки с выходными параметрами источника.

Анализ публикаций по системам импульсной накачки показал, что для формирования импульсов тока накачки экспоненциальной или прямоугольной Форш с длительностью более 10 мС существуют схемные решения на базе индуктивных накопителей энергии, обладавшие низким КПД, а для формирования мощных прямоугольных импульсов тока'регулируемой длительности наиболее перспективными являются схеш на базе ОИЛВ. При заряде ОИЛВ можно рассма-

тривать как емкостной накопитель с дискретно изменяющейся в процессе заряда емкостью. При этом создание система импульсно-периодической накачки на базе ОШВ требует применения эффектов ного заредного устройства.

Для заряда емкостного накопителя, работающего в режиме вы сокочастотного частичного разряда, наиболее подходят схемы импульсных преобразователей постоянного напряжения, которые в за зависимости от уровня надрянения на накопителе, могут выполняться по поникающей или по повышавшей схеме. При этом оптимизация режимов зарада в подобных преобразователях возможна путем обращения преобразователей из источников напряжения в источники тока со стабилизацией тока в зарадной системе.

- Рассмотрение известиях схемных решений систем непрерывной и импульсной накачки твердотельных ЛГУ, а также схемных решени зарядных устройств, позволило наметить пути по созданию униввр сальных систем питания твердотельных лазеров.

Вторая глава посвящена исследованию вольтамперных характеристик газоразрядных ламп накачки твердотельных ЛГУ, а также построению уточненной математической модели ламп накачки.

С этой целью проведены экспериментальные исследования газоразрядных лэш накачки ДО 6/90, ДНП 6/120, ИНПЗ-7/80А, ННПЗ-7/120 в непрерывных, квази-импульсных и импульсно-перио-дпчееких режимах питания. По результатам исследований в непрерывных и квази-импульсных режимах питания получены усредненные ВАХ для квазистационарной стадии разряда в диапазоне токов от 6 до 80 А для ламп с криптоновым и ксеноновым наполнением

еде - расстояние моаду электродами лачпн в [и] , площадь поперечного сечения баллона лампы в [ма].

В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что в высокочастотных Ешулъсно-периодическчх режимах питанпя с уровнем тока до 400 А при длительности импуль са до 1 мС ла\па накачки имеет значительную инерционность, чт приводит к существенно^ отклонению £орма импульса от прямоугс ш-^о!*. При зтсл: усталовтано, что инерционность лампн увеличат

этся с ростом частоты /р следования импульсов тока и уменыпает-зя с увеличением тока "дежурной" дуги, величина которого в зврийных установках равна 1,2 А, Для снижения инерционности пампы, особенно в ретшмах высокочастотного питания, предложено увеличивать величину Тер. до 3...5 А, что снижает инерционность пампы и уменьшает искажения в форме генерируемнх импульсов тот три изменении частоты следования импульсов.

По результатам исследований динамических ВА1 ламп накачки з импульсно-периодичеокта и квази-имяульсных режимах питапия зоздана динамическая модель газоразрядных ламп накачки в виде юследовательно соединенных индуктивности /р и регулируемого *сточника напрякения , зависимого от тока нагрузки,

'здуктивпость ¿р. моделирует инерционность разряда и может Знть представлена аналитически в виде

Ь="$:((+кз)~ ,

еде Лу+/С4 - коэффициенты аппроксимации, значения которых тризеденн в табл.1.

Таблица 1

Тип лампы А 10_1.дг/ кг4, кг 10"5. /С4

1 7,10 11,2 122 1,487

т 3 1,59 2,11 236 1,087

5 1,33 2,00 195 0,897

1 ' 1,00 2,28 358 ¿,215

ШЗП 3 0,87 2,49 305 4,320

5 0,72 1,99 313 3,030

Регулируемый источник напряжения ¿и) по своей сути зпиенвает ВАл квазиустановпваеЙся стадии разряда и монет быть представлен для криптоновых и ксеноновнх ламп в виде

Использование модели при проведении численного анализа

электромагнитных процессов в системах импульсно-периодаческого и квази-ишулъсного питания позволило повысить точность расчетов в 5...20 раз по сравнению о известными динамическими моделями ламп накачки.

Третья глава посвящена решению задачи создания систем им-пульсно-периодической накачки на базе ОИЛВ о регулируемым зарядным устройством. Для получения прямоугольных импульсов тока накачки регулируемой длительности в качестве генератора имцуль-сов наиболее перспективно использовать рассогласованную с наг-' рузкой ОИЛВ, подключаемую к нагрузке на требуемое время о помощью двухоперационного тиристорного ключа (рис.1)

Зарядное устрой-

Cm Фг

рЗЕП

Рис.1

Применение рассогласованного режима работы ОИЛВ позволяет существенно увеличить допустимую рабочую частоту работы конденсаторов линии. При этом параметры ОИЛВ выбираются из соотноше-

ls>~ Z,Z л Янтш. ¿V* / imax Pmin л У* L^ztzn (2-лгг*) '

где tнтих - максимальная длительность импульса, Л. - число ячеек линии, hi/- допустимая, велитана относительных пульсаций напряжения на конденсаторах ОИЛВ, Qumin - сопротивление нагрузки при максимальном токе, которое определяется из уравнений 12) или 13) с учетом схемы включения ламп.

После разряда Oi'JIB на нагрузку в течение длительности ^ ^'¡/max па конденсаторах ячеек линии устанавливается сложная эпюра остаточных напряжений, возрастающая по направлений от входа линии выходу (рис.2). (ШЗ при заряде можно расс-

матривать как конденсатор с дискретно изменяющейся емкостью, что затрудняет проведений анализа электромагнитных процессов в системах питания, содержащих ОИЛВ. При этом нелинейность и инерционность газоразрядной нагрузки в еще большей маре усложняет задачу анализа. В диссертационной работе для этой цели используется метод переменных состояния с численным ращением задачи о использованием программы анализа формирующих цепей ячеечной структуру, на базе которой моделируется зарядное устройство, ОИЛВ, выходной ключ и нагрузгса в виде модели 11) - 13), Использование подобной структуры модели систеш питания позволяет также осуществлять анализ в' системах непрерывного и кЕази-импуль-сного питания твердотельных ЛТ7. В этом случае производится изменение алгоритма управления моделью и, если требуется, производятся необходимые изменения в структура численной модели.

Рис.2

Для заряда емкостного накопителя энергии импульсного генератора необходимо зарядное устройство, которое должно гГорммро-вать оптимальную кривую зарядного тока, обеспечивал тробу^лне режимы заряда и обеспечивая равномерное потребление энергии из питающей сети. В'результате пропеденшх исследован!:?! разлтг-жмх заряоннх иепей предлагается з качестве ЗУ чепо-льзоватт' бестрал-сГормгторнне схемы на основе импульс к IX преобразователей постоянного напряжения, выполн.че?«х по пониг-а'тей с.хемс?, когда напряжете на нагрузке м тгр'-вгаае? ХО Я, ил* по псвиша*»се2 ехът,

когда напряжение на нагрузке превышает 500 В. Применение при-надленащей к этому классу понижающе-повышавдей схемы (рпс.З) мэнее эффективно, т.к. снижается КПД зарядного процесса и увеличивается масса и габариты зарядного дросселя и ключевого элемента преобразователя.

КГ

Рис.3

Применение подобных зарядных устройств позволяет отказаться от согласующего силового трансформатора, что существенно снижает массоойьемныа и стоимостные показатели систем; питания.

Основу ЗУ на базе импульсных преобразователей постоянного напряжения составляют три элемента: управтаешй ключ (прерыватель), зарядная индуктивность и нулевой или отсекающий диод. Комбинируя схему включения указанных элементов, можно получить ЗУ, имеющие различные Функциональные 'характеристики. В работе

предложено зарядное УО/ устройство с изменяемой

конфигурацией цепи заряда Срис.4). В зависимости от уровня зарядного напряжения устройство трансформируется в различные схемы заряда, обеспечивая тем самым согласование параметров нагрузки с параметрами ' питающей сети.

В работе проведен анализ* электромагнитных процессов в зарядных преобразователях при диодно-рэзонаксном заряде с прерывание?! колебательного процесса, б зарядных преобразователях со ст^Л'лизатс^ол среднего значения тока зарядного дросселя, в за-рядннх преобразователях со стабилизацией экстремальных значогатй

и

.V,

\/С2

№

Сэ

Рис.4

- и -

тока, и зарядных преобразователях с емкостным! дозирующими элементами, предложена методика проектирования ключевого элемента преобразователя с учетом добротности контура коммутации.

Проведенные в диссертационной работе исследования генераторов импульсов тока накачки на базе ОЖВ, зарядных преобразователей, а тагам разработанная динамическая модель газоразрядных ламп нэ.качки позволили создать методику премирования систем импульсно-периодического питания твердотельных .ТГУ.

Импульсы тока накачки прямоугольной формы по сравнении с импульсами другой Форш обеспечивают наибольший энерговклад в оптическую систему лазера. В высокочастотных режимах питания (особенно при относительно малых токах) -генерируемые импульсы тока могут существенно отличаться от прямоугольной формы, осо-бонко для jiai.ni с большая значениями , в ряде случаев п

• приближаясь я треугольной форме. С целью коррекции искажений в форме генерируемых импульсов с изменением частоты их оледовашш, а также для приближения формы импульса тока к пр.'моуголъкой 1или для получения выброса в передней части импульса), что при-,, водит к повышению эффективности процесса накачки, предлагаются • "способы коррекции форш с использованием особенностей ячеечной * структуры 01ЩЗ или с применением специально введенных корректирующих цепей. Проведенные экспериментальные и расчетные исследования показали высокую эффективность подобных способов коррекции, которые позволяя? в раде случаев уменьшить длительность фронта импульса с 800...1000 шсС до 50,..100 мкС при приемлемой для ламп скорости нарастания тока на фронте импульса.

Четвертая глава диссертации посвящена решению задачи построения универсальных систем накачки твердотельных ЛТУ.

Источник импульсно-периодической накачки твердотельных ЛТУ, содержащий зарядный преобразователь, накопитель энергии в виде СКЛВ и выходной ключ, содержат в своей структуре необходимый набор элементов дал реализации непрерывных, а также квазиимпульсных ренинов питяния лат лака^кт' твердотельных ЛТУ. Структура источника в этих рзетмах зависит от требуемого диаяа-зона изменения напряжения ка нагрузке, требований к качеству тока и к форме импульсов,тока в кваэл-импульеннх режимах.

3 работе рассматривается особенности построения систем

непрерывной накачки при различных вариантах выполнения токофор-мирукщего звена, приводятся основные расчетные соотношения, необходимые для проектирования подобных систем. Сравнительный анализ двух вариантов выполнения выходного фильтра - в виде ОИЛВ и в вида конденсатора, равной с ОИЛВ емкостью, показал, что пульсации тока нагрузки существенно меньше (в 8...35 раз) при выполнении фильтра в виде конденсатора, особенно при периодах работы преобразователя, близких к величине ¿^¿дСя ' -Поэтому для систем питания с жесткими требованиями к величине пульсаций тока нагрузки необходимо обращать ОИЛВ в сосредоточенную емкость путем закорачивания индуктивностей и вентилей ячеек линии.

В работе рассмотрены особенности построения систем квазиимпульсной накачки с различными структурам и алгоритмами Функционирования систем, при этом учитываются особенности газоразрядных ламп накачки, проявляющееся в инерционности процессов и значительной нелинейности РАК, что существенно сказывается на особенностях функционирования и на характере протекания электромагнитных процессов в системах квази-импульсной накачки. При этом рассмотрены три варианта выполнения систем: с токоформнру-гощей лвдуктивностью, о емкостно-индуктизпш токоформирушим звеном, с емкостно-индуктивннм токоформирутащим звеном и выходным' клгаом 1рис.5).

Вьгаолнение системы квази-ишульсной накачки.с внходным ключом позволяет обеспечить крутые ¡¿ронт и срез генерируемого импульса тока. В работе дается рекомендации по увеличению тока "дежурной" дуги в квази-импульсных релимах питания при выполнении системы с индуктивно-емкостным токофортррпцпм звеном. Увеличение тока целесообразно с точки зрения фортровашя импульсов тока с меньшими искажениями ¡¿.ормы, а тапке с точки зрения более приемлемого характера протекания электромагнитных процессов в структуре систе'ян питания, на которые сулоственно влияют инерционность и нелинейность газоразрядннх ла'Ш накачки.

Предложенные в диссертационно'" работе методы и принципы построения спстетг и'лпулъспо-перкодкческого, непрерывного и хпрр.и-'Г'.тпулъсного плтанля, а такке разработанные статическая и дива-.з!ческая модели, позволили создать методику проектирования

универсальных систем питания твердотельных ЛГУ.

г7 "т г^шу

о/

Рис.5

Разработанная методика проектирования униаерсакьшх систем« питания использована при разработке универсальных систем питания, реализующих все три режима работы или часть из них.

Для питания твердотельного лазера, содержащего до четырех лают накачки типа Д1Л 6/00, разработан универсальный источник питания с основными техническими характеристикам^, приведен;™^ в табл.2. .

' Таблица 2

Параметр Режим питания

Импульсно- Квази- Непрорипт':

периодический импульсныА

Ток накачки, А . . . 80...400 8....Т.

Длительность импульса

тока накачки, ;лС . . С,*:.. .1,2 2.5...1С0 . -----

Частота тока, Гц . . 20...250 С, Г,...40,0 -----

К ОДИНОЧНЫ*! и одиночи';,''

Пульсаци:' тока, % . 1 г, 1,0...5,С . о,5...г,с

Для питания двухлампового твердотельного лазера, содержащего лампы ЛИП 6/90 или ИШЗ-7/80А, разработан источник питания, являющийся модификацией источника питания, характеристики которого пргведены вьтше, но отличающийся способом управления в квази-импульсных режимах питания, а также в элементной базе. Оба источника выполнены в виде блоков 400*800*800 мм и имеют встроенные блохи поджига к декурной дуги.

Для накачки двух- или четнрахлашового лазера разработан двухканатышй источник питания с независимым функционированием каналов, каадыЯ из которых предназначен для питания одной или двух ламп накачки типа ДШ 6/90 или ИНПЗ-7/80А и может реализовать импульсно-периодические или непрерывные режимы о характеристиками , приведенными в таблице 2. Источник питания выполнен в пяде стойки 500 х 1000 хбСО да." Система управления источником питания обеспечивает независимое управление каждым каналом в автономном режима при задании режимов работы со стационарного или выносного пульта, а также*от стойки ЧПУ.

В приложении приведены временные зависимости Щ^^пр/р^^ <Ж>Щ>ЛЛду) дая ла'та да 6/90, дал 6/120, ишз-7/воа, ЛНПЗ-7/120, полученные по результатам .экспериментальных исследований в импульсно-периодических режимах питания при вариации частоты следования импульсов тока, вэличины тока "денурной" дуги и величины предразряцного напряжения.

основше результаты работы

1. На основе экспериментальных исследований предложена динамическая модель газоразрядных ламп накачки, учитывающая нелинейность их характеристик и зависимость инерционности процессов в лампах от приложенного напряжения, частоты следования импульсов тот'.а я велкчинн тока "дежурной" дути. Использование модели при проведение численного анализа электромагнитных процессов в системах ичпульсно-периодического, квапи-импульсного и непрерывного штанин позволило повысить точрюсть расчетов в 5...20 раз (по модулю максимального относительного отклонения) по срелкедар с извомшш моделям...

2. Прйдго;;'.ены схегене решения на базе генератора 1/ошннх

прямоугольных импульсов тока' с регулируемым зарядным устройством, которые позволяют дополнительно обеспечить непрерывные, а такие квази-импульс нне рэжиш накачки твердотельных ЛГУ, которые являются новыми рожамai,я питания тзердотелт.иых лазеров.

3. С использованием разработанной модели ламп накачки создана методика проектирования систем пмлулздаю-пориодшоского питания на базе ОИЛВ с регулируемым зарядным преобразователем, а также создана методика проектирования упиперсалъшгх систем питания твердотельных ЛТ7 с растирашшми функциональными возможностями.

4. Предложено схемное решение бвстрансформаторного зарядного устройства с изменяемой конфигурацией цепи заряда, позволяющее создавать на его основе универсальные системы питания твердотелышх ЛГУ о раскирсньиш функциональными возможностями.

5. Предложены способы коррекции формы генерируемых импульсов тока накачки тззордотелышх ЛГУ, позволяющее сущостг.енно уменьшить влияние инерционности лаг.ты накачки и повысить эффективность ее работы в оптической систома лазера.

6. Результаты диссертационной работы использованы при создании универсальных систем питания твердотельных ЛТУ, обеспечивающих импульсно-шряодичеекие, кваэи-импульсныв и непрерывные режимы питания твердотельных ЛТУ, что подтверждается соответствующими актами о внедрении.

публикации по те?.® диссертации

1. Устройство для заряда емкостного накопителя лезерной технологической установки / О.А.Гсрасэв, С.Н.Малнишв, A.M.Никитин,

B.М.Опре // Изв. ЛЭТИ. - 1989. - Вып. 417. - С. 40-45.

2. Импульсный источник питания лазерной технологической установки / O.A.Герасеп, С.А.Герасэв, С.Н.Маяшоя и др. // И?». ЛЭТИ. - 1990. - Внп. 424. - 0. 68-72.

3. Импульс into источники питания лазерных технологических установок для редки материалов / А.В.Виноградов, О,А,Горлоon,

C. А. Герасеп, С.В.Йалитоп // Тез. до-сл. 3 Зсесога. пауч.-•гохн. cow. "Прнмлкенпе лазеров в науко и тахквра*, Я5-2" окт. 1990 г., Иркутск, - 1990. - Z. 54-55.

4. Опре B.M. и др. Зар,вдвое устройство импульсного источника питания лазерной технологической устаяот« / Orrpe В.М., Никитин А.Г>1., Малышев O.E., Герасев С.А., Герасев O.A.; Ленин-гр. электротехн, ян-т. - Л., 1990. - 17 с. - Деп. в Икфорьт-алетстре 20.0G.90, # 70-зт90.

5. Источники питания лазерных техкологическите установок / Герасев O.A., Герасев С.А., Малышев С.П., Никитин АЛ., Опре В.М. // Электротермические процессы к установки: Мея-вуз. сб. кяуч. тр. ~ Новосибпрзк, 1991. - С. 45-50.

G. Герасев O.A. к др. Источники питания лазерных технологических установок на основе преобразователей постоянного налря-■ жения / Герасев O.A., Герасев С.А.,. Катков П.Н., ;/йлшвв "С.Н. и др.: Ленингр. электротехн. ин~т. - Л., 1990. - 13 с. - Деп. в Ии<1ор?.анектро 30.07.S0, J6 105-эт90.

7. Герасев O.A. и др. Исследование вольт-амперных характеристик ламп накачки твердотельных лазеров / Герасев O.A., Виноградов Л.В,, -Герасев С.А., Малышев-С,Н. и др.: -Лоиингр. элек-тротохн. ин-т. - Л., 1930. -43 о. - Доп. в Инфорыэлектро 20.12.90, & 155-эг90.

8. Герасев O.A., Малншов С.Н, Тшвэрсальнкй.источник готаюгя твердотельных лазерных технологических установок // Гоз, докл. 5 Бсесо'оз. науч.-техн. коьф.."Пробл. преобр. ■техники", lß-20 сонт. 1S91 г., Киев. 1991. Ч. 1. - С. 35. *

9. Иеточтаки питания электротехнологйчве'кях установок: Методические рекомендации к науч.-техн. семинару / Под общ. ред. Б.М.Опро, 1991. - С.-Иб.: Л.Щ1Л1, 1991. • • ■

Подо; г. пэч. 23.03.92. Формат 60*84 1/16 Офсетная печать. Поч.л. 1,0; уч.-изд.л.1,0 Тирау 100 экз. Бак. £ 134,

Рстапргкт JETTI, 197376, Паякт-лвтярбург, уя.Проф.Погова, 5