Источники питания генераторов плазмы, страница 10

Выше мы говорили о токах во много сотен, а то и тысяч ампер. Как известно, транзисторов способных пропускать через себя такие токи да еще при этом с хорошими частотными свойствами в природе пока нет.

Можно разумеется сделать ключевой элемент из цепочки соединенных параллельно транзисторов, но, как известно, такое соединение весьма сложно как в налаживании, так и в эксплуатации. Да и регулированию такая система поддается плохо. Выход в том, чтобы соединить параллельно не сами транзисторы, а импульсные стабилизаторы тока. Такое соединение называется импульсным n-фазным стабилизатором тока. Схема такого устройства может выглядеть следующим образом (см. рисунок 2.8-9.14.).

В данном случае это 4-х фазный импульсный стабилизатор. Причем в нем введен как контроль тока, так и контроль напряжения. В такой схеме требования к частотным свойствам транзисторов тем ниже, чем большее число стабилизаторов включено параллельно. Амплитуда пульсаций тока существенно меньше, чем в одиночном ИСТ, а пределы регулирования тока заметно шире. И все это из-за того, что ИСТ в такой схеме работают по очереди. Если число фаз велико, то можно, в принципе, задействовать не все ключи сразу, а только часть. И увеличивать их количество по мере роста тока нагрузки т. е. сделать источник тока адаптивным. Плохо только то, что обычные схемы управления (имеется в виду жесткие автоматы) не могут справляться со всеми этими задачами, т.к. аппаратно необходимо реализовать определенный алгоритм, что и как включать и что и как подключать и регулировать, т.е. требуется переход на управление от микропроцессорной системы или от ЭВМ.

2.8-9.5. Общие понятия об устойчивости работы системы генератор плазмы – источник его питания. Некоторые принципы создания падающей выходной характеристики ИВЭП.

Выше мы рассмотрели некоторые виды компонентов источников питания позволяющих управлять параметрами разряда или стабилизировать их. Но это все качественно, а как же количественно оценить пригодность источника для питания разряда, например все той же дуги. Систему источник питания – дуга в первом приближении может быть описана уравнением:

(2.8-9.12.)

где  - значение тока в рабочей точке (например в точке С (см. рисунок 2.8-9.15.);  - текущее значение отклонения тока от величины ;  - напряжение источника питания;  - напряжение на дуге;  - индуктивность системы.

На рисунке 2.8-9.15. изображена статическая ВАХ дугового разряда, имеющая три участка: падающий (АВС), жесткий (СD),возрастающий (DEF) и различные характеристики источников питания 1, 2, 3. Если в результате каких-то флуктуаций ток в рабочей точке  в момент времени  изменил свое значение на величину , то дальнейшее поведение системы, как это следует из решения уравнения, описывается следующим образом:

                                                 (2.8-9.13.)

где  - так называемый коэффициент устойчивости системы.

Из этого уравнения видно, что система будет статически устойчива (т.е. при , ) только в том случае если соблюдено условие

> 0                                                                       (2.8-9.14.)

зависящее от соответствия формы внешней характеристики источника питания заданной формы вольтамперной характеристики разряда. Так если характеристика источника питания имеет форму 2 (см. рисунок 2.8-9.15.), то в точке С система будет устойчивой, а в точке В – неустойчивой, поскольку

>                                                  (2.8-9.14.)

Устойчивость системы на падающем участке ВАХ дуги может быть обеспечена только в том случае, если характеристика источника питания приближается по форме к характеристике источника тока. При этом автоматически выполняется условие (2.8-9.14.). На участке СDEF применение источников тока не является принципиально необходимым, однако и в этом случае повышение крутизны характеристики источника питания (см. рисунок) повышается стабильность дуги. Кроме того, при этом, как показывает опыт, увеличивается динамическая устойчивость дуги и ее воспроизводимость.