RU2841359C1

RU2841359C1 - Electric oscillations parametric resonance excitation switching method and device for its implementation

Info

Publication number: RU2841359C1
Application number: RU2024139988A
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Агаркин; Роман Борисович Соколов; Александр Борисович Манаенков
Original assignee: Николай Николаевич Агаркин; Роман Борисович Соколов; Александр Борисович Манаенков
Filing date: 2024-12-27
Publication date: 2025-06-06

Abstract

FIELD: electric power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to power industry, more specifically to self-contained power supplies, and can be widely used in industry, in household appliances and especially in transport. Commutation method of excitation of parametric resonance of electric oscillations consists in the fact that additional inductance coils and capacitors with various ratings are connected to the main oscillatory circuit by means of thyristors. Electric oscillations parametric resonance excitation switching method implementation device includes the main oscillatory circuit and made in cascade additional inductance coils with the inductance rating, and capacitors with installed ratings, three times greater or less than similar elements of the circuit, installed in a cascade with the possibility of controlling thyristors.

EFFECT: simplification, reduction of weight and overall dimensions, increase of power and reduction of dependence on external sources of electric energy and on the load value; it also leads to increase of power and stabilization of the value of generated energy and reduces electric power drawdown at load change.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике, конкретнее к автономным источникам электропитания, и может найти широкое применение в промышленности, в бытовой технике и особенно на транспорте.The invention relates to electric power engineering, more specifically to autonomous power sources, and can find wide application in industry, household appliances and especially in transport.

Известен парарезонансный способ стабилизации напряжения высокочастотного озонатора и устройство для его реализации (патент RU 2196729, С01В 13/11, опубл. 21.03.2003 г.). Технический результат заключается в стабилизации режима работы при колебаниях напряжения питающей сети. В парарезонансном способе стабилизации напряжения и тока озонатора, осуществляющем генерирование озона за счет высокочастотного барьерного разряда, согласно изобретению источник питания выполнен в виде генератора переменного напряжения с внутренним индуктивным сопротивлением, падение напряжения U_оз на озонаторе U_оз = I_оз/2πf⋅C_оз, где f - частота тока I_оз озонатора, С_оз - нелинейная емкость озонатора, причем частота f тока озонатора пропорциональна действующему напряжению U_L на его индуктивном сопротивлении, а его нелинейная емкость С_оз с увеличением U_оз растет. При этом источник питания представляет собой полупроводниковый полумост, состоящий из двух транзисторов и двух конденсаторов, одна из диагоналей которого подключена к постоянному напряжению, а другая - к первичной обмотке высоковольтного трансформатора, имеющего коэффициент связи между первичной и вторичной обмотками, равный 0,7-0,9, и две обмотки управления, с которых через резисторы подаются на базовые цепи указанных транзисторов напряжения, пропорциональные первичному напряжению трансформатора, обуславливая поочередное включение противоположных плеч моста. Способ позволяет стабилизировать резонансный режим в широком диапазоне колебаний входного напряжения и частоты питающего озонатор напряжения. При этом стабилизируются режимы работы полупроводниковых ключей (транзисторов или тиристоров) инвертора, питающего озонатор.A pararesonant method for stabilizing the voltage of a high-frequency ozonizer and a device for implementing it are known (patent RU 2196729, C01B 13/11, published on 21.03.2003). The technical result consists in stabilizing the operating mode during fluctuations in the supply network voltage. In the pararesonant method for stabilizing the voltage and current of an ozonizer, generating ozone due to a high-frequency barrier discharge, according to the invention, the power source is made in the form of an alternating voltage generator with an internal inductive resistance, the voltage drop U o _z on the ozonizer U _{o z} = I _{o z} /2πf⋅C _{o z} , where f is the frequency of the current I _{o z} of the ozonizer, C o _z is the nonlinear capacitance of the ozonizer, and the frequency f of the ozonizer current is proportional to the effective voltage U _L on its inductive resistance, and its nonlinear capacitance C o _z increases with an increase in U _{o z} . In this case, the power source is a semiconductor half-bridge consisting of two transistors and two capacitors, one of the diagonals of which is connected to a constant voltage, and the other - to the primary winding of a high-voltage transformer, having a coupling coefficient between the primary and secondary windings equal to 0.7-0.9, and two control windings from which voltages proportional to the primary voltage of the transformer are fed through resistors to the base circuits of the said transistors, causing the alternate inclusion of the opposite shoulders of the bridge. The method allows stabilizing the resonance mode in a wide range of fluctuations in the input voltage and frequency of the voltage supplying the ozonizer. In this case, the operating modes of the semiconductor keys (transistors or thyristors) of the inverter supplying the ozonizer are stabilized.

К недостаткам известного способа относится необходимость в использовании дополнительных стабилизирующих элементов. Они не участвуют в преобразовании электроэнергии в энергию химической реакции генерирования озона. The disadvantages of the known method include the need to use additional stabilizing elements. They do not participate in the conversion of electrical energy into the energy of the chemical reaction of ozone generation.

Зависимость производительности озонатора от колебаний напряжения сети. Также к недостатку можно отнести то, что при увеличении числа стержней больше 24 озонатор с дискретной цилиндрической симметрией вырождается по своим характеристикам в обычный озонатор с коаксиальными цилиндрическими электродами (озонатор Симменса).Dependence of ozonizer productivity on fluctuations in network voltage. Another disadvantage is that when the number of rods increases to more than 24, the ozonizer with discrete cylindrical symmetry degenerates in its characteristics into a conventional ozonizer with coaxial cylindrical electrodes (Siemens ozonizer).

Известна параметрическая электрическая машина, которая содержит емкостный и индуктивный элементы, образующие резонансную электрическую цепь, емкостный элемент которой выполнен в виде трех конденсаторов постоянной емкости, а индуктивный элемент выполнен в виде закрепленных в корпусе трех групп неподвижных статорных обмоток с ферромагнитными сердечниками, каждая из которых содержит 1/3 часть общего количества статорных обмоток, электрически соединенных друг с другом и расположенных таким образом, что между двумя соседними обмотками одной группы расположены две обмотки, принадлежащие другим группам, и подвижный ротор, имеющий ферромагнитные и неферромагнитные участки (патент RU 2044397, H02N 1/08, опубл. 20.09.1995 г). Отношение количества статорных обмоток к количеству ферромагнитных участков ротора равно 3/2. Три конденсатора постоянной емкости емкостного элемента электрически соединены с тремя группами статорных обмоток индуктивного элемента по схеме звезды или треугольника. Роторные ферромагнитные участки имеют обмотки, электрически соединенные друг с другом и через контактные кольца, расположенные на валу ротора, электрически соединенные с конденсатором постоянной емкости.A parametric electric machine is known which contains capacitive and inductive elements forming a resonant electric circuit, the capacitive element of which is made in the form of three capacitors of constant capacity, and the inductive element is made in the form of three groups of fixed stator windings with ferromagnetic cores fixed in a housing, each of which contains 1/3 of the total number of stator windings, electrically connected to each other and located in such a way that between two adjacent windings of one group there are two windings belonging to other groups, and a movable rotor having ferromagnetic and non-ferromagnetic sections (patent RU 2044397, H02N 1/08, published 20.09.1995). The ratio of the number of stator windings to the number of ferromagnetic sections of the rotor is 3/2. Three capacitors of constant capacity of the capacitive element are electrically connected to three groups of stator windings of the inductive element in a star or triangle pattern. The rotor ferromagnetic sections have windings electrically connected to each other and, through contact rings located on the rotor shaft, electrically connected to the capacitor of constant capacity.

При вращении ротора происходит большая потеря энергии как на само вращение, так и на контактных кольцах, расположенных на валу. Характер изменения параметров носит синусоидальный характер и требует определенных затрат механической энергии на преодоление кулоновских и амперовских сил, препятствующих вращению. Эти затраты находятся в прямой зависимости от амплитудных значений напряжения и тока, развиваемых в контуре. Невысокий КПД и низкая энергоэффективность.When the rotor rotates, there is a large loss of energy both on the rotation itself and on the contact rings located on the shaft. The nature of the change in parameters is sinusoidal and requires certain expenditures of mechanical energy to overcome the Coulomb and Ampere forces that impede rotation. These costs are directly dependent on the amplitude values of the voltage and current developed in the circuit. Low efficiency and low energy efficiency.

Известен резонансный усилитель мощности, содержащий входной и силовой трансформаторы с нагрузкой во вторичной обмотке силового трансформатора и последовательный резонансный контур между трансформаторами, состоящий из емкости С и индуктивности входной обмотки силового трансформатора, а также из устройства обратной связи между обмотками входного и силового трансформатора, резонансный усилитель мощности содержит n каскадов усиления из n понижающих силовых трансформаторов, соединенных между собой с помощью n последовательных резонансных контуров, где n=2, 3, … m, а обратная связь выполнена в виде устройства, обеспечивающего однонаправленное движение электрической энергии от вторичной обмотки последнего силового трансформатора к первичной обмотке входного трансформатора, мощность каждого последующего n-го силового трансформатора связана с мощностью предыдущего n-1-го силового трансформатора соотношением: Pn=кРn-1, где к - коэффициент усиления одного каскада (патент RU 2517378, H03F 3/20, опубл. 27.05.2014 г.). В варианте исполнения резонансного усилителя мощности устройство обратной связи выполнено в виде блока бесперебойного питания, вход которого соединен со вторичной обмоткой последнего силового трансформатора, а выход - с первичной обмоткой входного трансформатора. В другом варианте исполнения резонансного усилителя мощности устройство обратной связи выполнено в виде однонаправленной индуктивности, вход которой соединен со вторичной обмоткой последнего силового трансформатора, а выход - с первичной обмоткой входного трансформатора.A resonant power amplifier is known, comprising an input and a power transformer with a load in the secondary winding of the power transformer and a series resonant circuit between the transformers, consisting of a capacitance C and an inductance of the input winding of the power transformer, as well as a feedback device between the windings of the input and power transformer, the resonant power amplifier comprises n amplification stages of n step-down power transformers connected to each other using n series resonant circuits, where n = 2, 3, ... m, and the feedback is implemented in the form of a device that ensures unidirectional movement of electrical energy from the secondary winding of the last power transformer to the primary winding of the input transformer, the power of each subsequent n-th power transformer is related to the power of the previous n-1-th power transformer by the ratio: Pn = kPn-1, where k is the gain of one stage (patent RU 2517378, H03F 3/20, published. 27.05.2014). In the embodiment of the resonant power amplifier, the feedback device is made in the form of an uninterruptible power supply unit, the input of which is connected to the secondary winding of the last power transformer, and the output - to the primary winding of the input transformer. In another embodiment of the resonant power amplifier, the feedback device is made in the form of a unidirectional inductance, the input of which is connected to the secondary winding of the last power transformer, and the output - to the primary winding of the input transformer.

Недостатком известного устройства является большая масса сердечников и катушек и невысокий коэффициент усиления.The disadvantage of the known device is the large mass of the cores and coils and the low gain.

Известен коммутационный способ возбуждения параметрического резонанса электрических колебаний и устройство для его осуществления (патент RU 2386207, H03J 1/00, H01F 19/08, H02K 25/00, H03K 3/53, опубл. 10.04.2010 г.), выбранный в качестве прототипа. В коммутационном способе возбуждения параметрического резонанса и устройстве для его осуществления за счет возбуждения коммутационным способом параметрического резонанса электрических колебаний генерируется реактивная электрическая мощность. Это явление реализуется в генераторах реактивной электрической мощности (ГРЭМ). К колебательному контуру в определенные моменты времени в заданном режиме с помощью тиристоров подключается параллельно дополнительная катушка индуктивности или конденсатор с определенным номинальным значением индуктивности или емкости по отношению к аналогичным элементам основного контура. Это позволяет изменять в процессе каждого колебания параметры контура (индуктивность, емкость, частоту колебаний, волновое сопротивление) в соответствии с алгоритмом изменения управляющего напряжения, подающегося на тиристоры от отдельного импульсного генератора (ИГ), и достигать тем самым параметрического резонанса без функциональной связи амплитуд тока и напряжения в контуре с величиной управляющего напряжения. Стационарная амплитуда параметрических колебаний обеспечивается за счет стабилитронов с шунтирующими резисторами, подключаемых параллельно контуру, которые, пропуская через себя часть участвующего в процессе колебания заряда и рассеивая излишнюю реактивную мощность, ограничивают тем самым амплитуды напряжения и тока в необходимых для работоспособности контура пределах. Функционирование ИГ осуществляется за счет части выходной мощности ГРЭМ, что обеспечивают полную автономность ГРЭМ, как источника электропитания.A switching method for exciting parametric resonance of electrical oscillations and a device for implementing it are known (patent RU 2386207, H03J 1/00, H01F 19/08, H02K 25/00, H03K 3/53, published on 10.04.2010), selected as a prototype. In the switching method for exciting parametric resonance and the device for implementing it, reactive electric power is generated due to exciting parametric resonance of electrical oscillations by the switching method. This phenomenon is realized in reactive electric power generators (REG). An additional inductance coil or capacitor with a certain nominal value of inductance or capacitance in relation to similar elements of the main circuit is connected in parallel to the oscillatory circuit at certain moments in time in a given mode using thyristors. This allows changing the parameters of the circuit (inductance, capacity, oscillation frequency, wave resistance) during each oscillation in accordance with the algorithm for changing the control voltage supplied to the thyristors from a separate pulse generator (PG), and thereby achieving parametric resonance without a functional connection between the amplitudes of the current and voltage in the circuit and the magnitude of the control voltage. The stationary amplitude of parametric oscillations is ensured by zener diodes with shunt resistors connected in parallel to the circuit, which, by passing through themselves a part of the charge participating in the oscillation process and dissipating excess reactive power, thereby limit the amplitudes of the voltage and current within the limits necessary for the operability of the circuit. The PG operates due to a part of the output power of the GREM, which ensures complete autonomy of the GREM as a power source.

К недостаткам относятся сбои частоты. Процесс стабилизации может сопровождаться сбоями частоты, одновременно может возникнуть феррорезонансный эффект. Ограничение времени переключения тиристоров. Оно должно быть меньше одной восьмой части периода параметрической частоты, иначе нарушается синхронизация и полнота прохождения основных и дополнительных переходных процессов. Необходимость в отдельном источнике питания. Ограничение роста амплитуды колебаний. При превышении определенного порога параметрического возбуждения амплитуда колебаний неограниченно растет со временем по экспоненциальному закону.Disadvantages include frequency failures. The stabilization process may be accompanied by frequency failures, and a ferroresonance effect may occur at the same time. Limitation of the thyristor switching time. It should be less than one eighth of the parametric frequency period, otherwise synchronization and completeness of the main and additional transient processes are disrupted. Need for a separate power source. Limitation of the oscillation amplitude growth. When a certain parametric excitation threshold is exceeded, the oscillation amplitude grows indefinitely with time according to an exponential law.

Техническим результатом является упрощение, уменьшение веса и габарита, увеличение мощности и снижение зависимости от внешних источников электроэнергии и от величины нагрузки, также это приводит к увеличению мощности и стабилизации величины вырабатываемой энергии и уменьшает просадки электрической мощности при изменении нагрузки. The technical result is simplification, reduction of weight and dimensions, increase in power and reduction of dependence on external sources of electric power and on the magnitude of the load, this also leads to an increase in power and stabilization of the magnitude of the generated energy and reduces the sag of electric power when the load changes.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом параметрическом резонансном генераторе, содержащем группу катушек, соединенных последовательно и образующих с емкостью резонансный контур и устройство периодического изменения индуктивности резонансного контура, установленное на электрической плате, параметрический резонансный генератор и устройство периодического изменения индуктивности резонансного контура выполнены из первой и второй параметрических резонансных частей, установленных друг над другом, каждая из частей имеет каскад индуктивностей и емкостей управляемых тиристорами, основные катушки индуктивности, которые соединены между собой и с емкостью в отдельный резонансный контур каждой, каждая основная катушка индуктивности во второй электрической машине имеет дополнительную обмотку, все дополнительные обмотки всех катушек индуктивности второй секции соединены последовательно и совместно с основными катушками индуктивности выполнены в виде резонансного трансформатора, в котором основные катушки индуктивности резонансного контура являются первичной обмоткой, а дополнительные обмотки катушек индуктивности выполнены в виде вторичной обмотки, выводы вторичной обмотки трансформатора соединены через выпрямитель или еще один резонансный трансформатор, выпрямитель и инвертор с нагрузкой и через преобразователь частоты с каскадным резонансным контуром катушек индуктивности первой секции. Классическая энергетическая теория ПР заключается в том, что при изменении емкости или индуктивности контура в определенные моменты времени путем раздвижения пластин конденсатора или растягивания витков катушки индуктивности (ИК) при последующем возвращении этих параметров в исходное положение в контуре выделяется дополнительная энергия, вызывающая нарастание амплитуд напряжения и тока. Появление этой дополнительной энергии объяснялось предварительными затратами механической энергии на преодоление кулоновских или амперовских сил притяжения пластин или витков.The technical result is achieved in that in the proposed parametric resonant generator, containing a group of coils connected in series and forming a resonant circuit with a capacitor and a device for periodically changing the inductance of the resonant circuit, mounted on an electrical board, the parametric resonant generator and the device for periodically changing the inductance of the resonant circuit are made of first and second parametric resonant parts mounted one above the other, each of the parts has a cascade of inductances and capacitors controlled by thyristors, the main inductance coils, which are connected to each other and to the capacitor in a separate resonant circuit of each, each main inductance coil in the second electric machine has an additional winding, all additional windings of all inductance coils of the second section are connected in series and together with the main inductance coils are made in the form of a resonant transformer, in which the main inductance coils of the resonant circuit are the primary winding, and the additional windings of the inductance coils are made in the form of a secondary winding, the terminals of the secondary the transformer windings are connected via a rectifier or another resonant transformer, a rectifier and an inverter with a load and via a frequency converter with a cascade resonant circuit of the inductance coils of the first section. The classical energy theory of PR is that when changing the capacitance or inductance of the circuit at certain moments in time by moving apart the plates of the capacitor or stretching the turns of the inductance coil (IC), with the subsequent return of these parameters to their original position, additional energy is released in the circuit, causing an increase in the amplitudes of voltage and current. The appearance of this additional energy was explained by the preliminary expenditure of mechanical energy to overcome the Coulomb or Ampere forces of attraction of the plates or turns.

Коммутационный способ возбуждения параметрического резонанса электрических колебаний заключается в том, что к основному колебательному контуру с помощью тиристоров подключают дополнительные катушки индуктивности и конденсаторы с различными номиналами.The switching method of exciting parametric resonance of electrical oscillations consists of connecting additional inductance coils and capacitors with different ratings to the main oscillatory circuit using thyristors.

Конденсаторы имеют разные номиналы от максимальных 82,76µF±10% до минимальных 0,5µF±10%, как и индуктивности с разными номиналами по индуктивности и магнитной проницаемости сердечника и магнита - сцеплению частотой настройки от 143 dB до 400 dB, представляющих собой каскад.The capacitors have different ratings from the maximum 82.76µF±10% to the minimum 0.5µF±10%, as well as inductances with different ratings for inductance and magnetic permeability of the core and magnet - coupling with a tuning frequency from 143 dB to 400 dB, representing a cascade.

Номинал емкостей или индуктивностей может быть вдвое или втрое меньшим или совпадать между собой, образовывая колебательный контур, который включают при помощи тиристора конденсатор с номиналом емкости, втрое большим или меньшим по сравнению с аналогичными элементами контура, что изменяет параметры этого контура в процессе каждого колебания, такие как: индуктивность, емкость, частота колебаний, длительность и волновое сопротивление в зависимости от наличия положительного управляющего напряжения на тиристорах, подаваемого на них в момент максимального тока и снимаемого при его нулевом значении.The nominal value of the capacitances or inductances can be two or three times smaller or coincide with each other, forming an oscillatory circuit, which is connected with the help of a thyristor to a capacitor with a nominal value of capacitance three times greater or lesser compared to similar elements of the circuit, which changes the parameters of this circuit during each oscillation, such as: inductance, capacity, oscillation frequency, duration and wave resistance depending on the presence of a positive control voltage on the thyristors, supplied to them at the moment of maximum current and removed at its zero value.

Устройство для осуществления коммутационного способа возбуждения параметрического резонанса электрических колебаний включает в себя основной колебательный контур и дополнительные катушки индуктивности с номиналом индуктивностей, выполненных каскадом и конденсаторы с установленными номиналами втрое большим или меньшим по сравнению с аналогичными элементами контура, установленными каскадом с возможностью управления тиристорами.A device for implementing a switching method for exciting parametric resonance of electrical oscillations includes a main oscillatory circuit and additional inductance coils with an inductance rating made in a cascade and capacitors with set ratings three times greater or lesser than similar circuit elements installed in a cascade with the ability to control thyristors.

Катушки индуктивности и конденсаторы подключены к контуру параллельно с помощью тиристоров, управляемых отдельным блоком управления, запитанным от импульсного блока питания, который получает информацию от трансформаторов тока и подает или снимает управляющее напряжение с тиристоров.The inductors and capacitors are connected to the circuit in parallel using thyristors controlled by a separate control unit powered by a pulse power supply, which receives information from the current transformers and applies or removes control voltage from the thyristors.

Длительность положительного импульса управляющего напряжения составляет для дополнительной индуктивности одну восьмую, для дополнительной емкости половину периода основной частоты колебаний контура.The duration of the positive pulse of the control voltage is one eighth for the additional inductance, and half the period of the fundamental oscillation frequency of the circuit for the additional capacitance.

Длительность отрицательного импульса в обоих случаях составляет не более четверти этого периода для создания периодических изменений параметров контура в процессе каждого колебания.The duration of the negative pulse in both cases is no more than a quarter of this period to create periodic changes in the parameters of the circuit during each oscillation.

Главная сущность: в предлагаемом параметрическом резонансном устройстве, содержащем в себе группу катушек индуктивности, соединенных последовательно с емкостью и образующих резонансный контур и устройство для периодического переключения индуктивностей резонансного контура, за счет включения и выключение электронных ключей (тиристоров). Само устройство периодического изменения индуктивности выполнено на плате с sm компонентами, на которой также установлены катушки индуктивности, соединенные между собой и с емкостями между которыми установлены тиристоры, это все образует резонансный контур первичной обмотки резонансного трансформатора, каждая катушка индуктивности имеет дополнительную обмотку (Бифиляр), дополнительные обмотки всех катушек индуктивности соединены последовательно и образуют вторичную обмотку резонансного трансформатора, а выводы вторичной обмотки трансформатора соединены через тиристоры с диодно-конденсаторным блоком и шунтирующими резисторами или через еще один резонансный трансформатор, а после установлен выпрямитель и инвертор. При коммутации за счет возбуждения параметрического резонанса и электрических колебаний генерируется электрическая мощность. В колебательный контур в определенные моменты времени и в заданном режиме с помощью тиристоров на вводе и на выходе подключается параллельно дополнительные катушки индуктивности или конденсаторы или оба одновременно, потенциал в таких катушках имеет с одной стороны катушки положительный потенциал, а с другой катушки отрицательный, значение потенциала зависит в каком состоянии находится контур. Управление контуром осуществляется Блоком управления, который собирает информацию за счет установленных в цепи трансформаторов тока. Конденсаторы и индуктивности должны иметь определенное номинальное значение. Информация о номиналах конденсаторов и индуктивностей прописана в программу блока управления. Номинальное значение конденсаторов и индуктивностей отличаться от аналогичных элементов основного контура. Это позволяет изменять в процессе каждого включения или выключения тиристоров, колебания и параметры контура (индуктивность, емкость, частота колебаний, длительность и волнового сопротивления) в соответствии с алгоритмом изменения управляющего сигнала от блока управления (БУ). Сигнал от приходящий от (БУ) на тиристоры, питание сигнала приходит от отдельного импульсного блока питания (ИБ), что позволяет достигать тем самым параметрического резонанса без связи амплитуд тока и напряжения в контуре. Постоянная амплитуда параметрических колебаний обеспечивается за счет подключенных параллельно к контуру стабилитронов и шунтирующих резисторов, за счет частичного пропускания через себя участвующего в процессе колебания заряда также происходит рассеивание излишней электрической мощности, что приводит к ограничению амплитуды напряжения и тока в необходимых для работоспособности контура пределах. Функционирование (ИБ) осуществляется за счет части выходной мощности.The main essence: in the proposed parametric resonant device, containing a group of inductance coils connected in series with a capacitor and forming a resonant circuit and a device for periodic switching of the resonant circuit inductances, due to switching on and off electronic keys (thyristors). The device for periodic change of inductance itself is made on a board with sm components, on which inductance coils are also installed, connected to each other and to capacitors between which thyristors are installed, all this forms a resonant circuit of the primary winding of the resonant transformer, each inductance coil has an additional winding (Bifilar), additional windings of all inductance coils are connected in series and form a secondary winding of the resonant transformer, and the terminals of the secondary winding of the transformer are connected through thyristors with a diode-capacitor block and shunt resistors or through another resonant transformer, and then a rectifier and inverter are installed. During switching, due to excitation of parametric resonance and electrical oscillations, electrical power is generated. In the oscillatory circuit, at certain moments of time and in a given mode, additional inductance coils or capacitors or both simultaneously are connected in parallel using thyristors at the input and output, the potential in such coils has a positive potential on one side of the coil, and a negative potential on the other coil, the potential value depends on the state of the circuit. The circuit is controlled by the Control Unit, which collects information due to the current transformers installed in the circuit. Capacitors and inductors must have a certain nominal value. Information on the nominal values of capacitors and inductors is written into the program of the control unit. The nominal value of capacitors and inductors differs from similar elements of the main circuit. This allows changing the oscillations and parameters of the circuit (inductance, capacitance, oscillation frequency, duration and wave resistance) during each switching on or off of the thyristors in accordance with the algorithm for changing the control signal from the control unit (CU). The signal coming from (BU) to the thyristors, the signal power comes from a separate pulse power supply (PPS), which allows achieving parametric resonance without coupling the amplitudes of current and voltage in the circuit. The constant amplitude of parametric oscillations is provided by zener diodes and shunt resistors connected in parallel to the circuit, due to partial passing through itself of the charge participating in the oscillation process, the dissipation of excess electrical power also occurs, which leads to limiting the amplitude of voltage and current within the limits necessary for the circuit to operate. The functioning of (PPS) is carried out due to a part of the output power.

В способе возбуждения электрических колебаний в параметрическом резонансном генераторе путем периодического изменения энергии магнитного поля и индуктивности катушек индуктивности резонансного контура с частотой, в два раза превышающей частоту резонансного контура, в двух расположенных рядом параметрических резонансных секциях устанавливают разные катушки индуктивности и разной емкости конденсаторы, каждая секция генератора работает в разных режимах и на момент работы одной секции другая секция изолируется путем выключения тиристоров, тем самым вводит колебательный контур в электрорезананс, во второй секции на основных катушках индуктивности устанавливают дополнительные обмотки, соединяют их последовательно таким образом, что основные и дополнительные обмотки катушек индуктивности второй секции образуют первичную и вторичную обмотки резонансного трансформатора, выводы вторичной обмотки трансформатора Тесла соединяют через выпрямитель или еще один резонансный трансформатор, выпрямитель, инвертор с нагрузкой и через преобразователь частоты с резонансным контуром первой электрической секции. Первая электрическая секция используется в качестве первичного параметрического резонанса, при получении первичной электрической мощности она усиливается во второй секции, изменяя магнитное поле основных катушек индуктивностей резонансного контура с начальной частотой f, приводит к увеличению в два раза превышающей резонансную частоту f0 резонансного контура, параметрический возбуждают электромагнитные колебания в резонансном контуре второй электрической секции, колебания усиливаются по напряжению в резонансном трансформаторе, появляется необходимость понизить напряжение в другом трансформаторе, напряжение выпрямляют в выпрямителе, преобразуют по напряжению и частоте в инверторе и передают в нагрузку и часть энергии через преобразователь частоты на вход резонансного контура первой электрической секции.In the method of exciting electrical oscillations in a parametric resonance generator by periodically changing the energy of the magnetic field and the inductance of the inductance coils of the resonant circuit with a frequency twice exceeding the frequency of the resonant circuit, different inductance coils and capacitors of different capacities are installed in two adjacent parametric resonance sections, each section of the generator operates in different modes and at the time of operation of one section, the other section is isolated by switching off the thyristors, thereby introducing the oscillatory circuit into electroresonance, in the second section, additional windings are installed on the main inductance coils, they are connected in series in such a way that the main and additional windings of the inductance coils of the second section form the primary and secondary windings of the resonant transformer, the terminals of the secondary winding of the Tesla transformer are connected through a rectifier or another resonant transformer, a rectifier, an inverter with a load and through a frequency converter with the resonant circuit of the first electrical section. The first electric section is used as a primary parametric resonance, when receiving the primary electric power it is amplified in the second section, changing the magnetic field of the main inductance coils of the resonant circuit with the initial frequency f, leads to an increase of twice the resonant frequency f0 of the resonant circuit, parametrically excite electromagnetic oscillations in the resonant circuit of the second electric section, the oscillations are amplified by voltage in the resonant transformer, there is a need to reduce the voltage in another transformer, the voltage is rectified in the rectifier, converted by voltage and frequency in the inverter and transferred to the load and part of the energy through the frequency converter to the input of the resonant circuit of the first electric section.

Коммутационный способ возбуждения ПР электрических колебаний позволяет получить скачкообразный характер изменения индуктивности или емкости колебательного контура, высокую глубину модуляции параметров (от 300% и выше) и обеспечить условно-постоянные затраты энергии на изменение параметров, не зависящие от амплитудных значений тока и напряжения в контуре.The switching method of excitation of PR electrical oscillations allows to obtain a stepwise nature of the change in the inductance or capacitance of the oscillatory circuit, a high depth of modulation of the parameters (from 300% and higher) and to ensure conditionally constant energy costs for changing the parameters, independent of the amplitude values of the current and voltage in the circuit.

Тиристор, работающий с подключением управляющего электрода (тринисторный режим), имеет два устойчивых состояния. При подаче положительного напряжения Uνs между управляющим электродом и катодом этот тиристор открывается и далее остается открытым независимо от наличия управляющего напряжения. Тиристор закрывается только после снятия управляющего напряжения Uνs при последующем изменении направления протекающего через него тока на противоположное или при его нулевом значении.A thyristor operating with a control electrode connected (thyristor mode) has two stable states. When a positive voltage Uνs is applied between the control electrode and the cathode, this thyristor opens and then remains open regardless of the presence of the control voltage. The thyristor closes only after the control voltage Uνs is removed, with a subsequent change in the direction of the current flowing through it to the opposite or at its zero value.

На фигуре представлен общий вид устройства. На фигуре:The figure shows a general view of the device. The figure shows:

1 - 13 - катушки индуктивности (обмотки) трансформатора Т1;1 - 13 - inductance coils (windings) of transformer T1;

14 - 15 - резисторы напряжением 400 V R5- R6;14 - 15 - 400 V resistors R5- R6;

16 - 19 - катушки индуктивности (обмотки) трансформатора Т2;16 - 19 - inductance coils (windings) of transformer T2;

20 - 52 - тиристоры (S1-S33);20 - 52 - thyristors (S1-S33);

53 - 58 - конденсаторы с реактивной мощностью 3.33 кВАр, с емкостью 66,7µF (С8, С12, C16, C17, C18, C19);53 - 58 - capacitors with a reactive power of 3.33 kvar, with a capacity of 66.7 µF (C8, C12, C16, C17, C18, C19);

59 - 63 - конденсаторы с реактивной мощностью 1 кВАр, с емкостью 15,4µF (С6, С9, С10, С13, С14);59 - 63 - capacitors with a reactive power of 1 kvar, with a capacity of 15.4 µF (C6, C9, C10, C13, C14);

64 - 66 - конденсаторы с реактивной мощностью 2кВАр, с емкостью 32,1µF (С7, С11, С15);64 - 66 - capacitors with a reactive power of 2 kvar, with a capacity of 32.1 µF (C7, C11, C15);

67 - 74 - триоды (VS1-VS8);67 - 74 - triodes (VS1-VS8);

75 - 81 - диоды (VD1-VD7);75 - 81 - diodes (VD1-VD7);

82 - 83 - конденсаторы с реактивной мощностью 1 кВАр, с емкостью 15,4µF (С23, С24)82 - 83 - capacitors with a reactive power of 1 kvar, with a capacity of 15.4 µF (C23, C24)

84 - 86 - Конденсаторы с реактивной мощностью 1 кВАр, с емкостью 15,4µF (С20, С21, С22);84 - 86 - Capacitors with a reactive power of 1 kvar, with a capacity of 15.4 µF (C20, C21, C22);

87 - транзистор (VT1);87 - transistor (VT1);

88 - 91 - шунтирующие резисторы (R1-R4);88 - 91 - shunt resistors (R1-R4);

92 - 96 - резисторы с сопротивлением 380 кОм, мощностью 2,5 Вт, напряжением 400 V (R7- R11);92 - 96 - resistors with a resistance of 380 kOhm, a power of 2.5 W, a voltage of 400 V (R7- R11);

97- источника питания (генератора) G1;97- power source (generator) G1;

98 - диодный мост;98 - diode bridge;

99 - 103 - конденсаторы с реактивной мощностью 1 кВАр, с емкостью 15,4µF (С1, С2, С3, С4, С5);99 - 103 - capacitors with a reactive power of 1 kvar, with a capacity of 15.4 µF (C1, C2, C3, C4, C5);

104 - Трансформатор L1; 104 - Transformer L1;

105 - Трансформатор Т1;105 - Transformer T1;

106 - Трансформатор Т2;106 - Transformer T2;

107 - Основной колебательный контур.107 - Main oscillatory circuit.

Пример 1. Принципиальная схема заявленного устройства представлена на фигуре.Example 1. The basic diagram of the claimed device is shown in the figure.

Генератор 97 (G1) основного колебательного контура 107, выдающий 12 V 0,1 А поступает в конденсатор 86 (С22) и на трансформатор 104 (L1), импульс движется дальше к конденсатору 55 (С16) и первичной обмотке 1 трансформатора 105 (Т1), в которой находится шунтирующий резистор 92 (R7), часть потенциала поступает в обмотку 2 трансформатора 105 (Т1), часть импульса проходит через резистор 93 (R8) и конденсатор 56 (С17), эти две обмотки 1 и 2 производят возбуждение во вторичной обмотке трансформатора 105 (Т1) - 6, 7 и 8, часть импульса поступает в транзистор 87 (VT1), который выдает команду и часть потенциала поступает в обмотку 3 и 4, часть импульса гасится шунтирующими резисторами 94, 95 (R9, R10), часть потенциала поступает в конденсатор 57, 58 (С18, С19), переходящий импульс приходит на базу транзистора 87 (VT1), проходит через обмотку 5, импульс проходит на вторичную обмотку 12 и 13, замыкается тиристор 47, 46 (S28, S27), часть импульса движется к обмотке 6, 7, 8, 10, 12, при этом тиристоры 20, 21 (S1, S2) замыкаются, проходящий импульс устремляется к обмотке 16, часть импульса передается на вторичную обмотку 17 и 18, срабатывают тиристоры 51, 52 (S32, S33), дальше импульс проходит через конденсатор 82, 83 (С23, С24), усиливается конденсаторами 82, 83 (С23, С24), тиристор 51, 52 (S32, S33) включаются на 1/8 секунды и выключаются, в этот момент импульс поступает на обмотку 16 и на обмотку 19, импульс проходит через диодный мост 98, выпрямляется и добавляется к импульсу генератора 97 (G1), чтобы сохранить полярность импульса часть энергии ограничивают диодами 80, 81 (VD6, VD7), часть импульса устремляются в конденсаторы 84, 85 (С20, С21), замыкается тиристор 50 (S31) и часть импульса устремляется в обмотку 5, после чего проходит транзистор 87 (VT1) управляющий. При замыкании тиристора 35 (S16) и размыкании в обмотке 6 возникает потенциал, проходящий через 68 (VS2) триод, после чего происходит замыкание тиристора 34 (S15) и импульс проходит через триод 67 (VS1), потенциал поступает в обмотку 6, 7 и передает часть потенциала в обмотку 1 и обмотку 2, где накапливается в конденсаторах 55, 56 (C16, C17). Часть потенциала передается в обмотку 7, до момента замыкания тиристора 39 (S20), после прохождения триода более усиленный потенциал попадает на управляющий сигнал 67 (VS1), потенциал попадает в конденсатор 99 (C1) и через закрывшийся тиристор 27 (S8) попадает в конденсатор 100, 101 (C2, С3). После этого потенциал поступает в триод 69 (VS3) и после в обмотку 9, закрывается тиристор 42 (S23) и часть потенциала попадает в триод 70 (VS4). Закрывается тиристор 40 (S21) одновременно с тиристором 41 (S22). Усиленный сигнал проходит через триод 70 (VS4) сигнал поступает через триод 69 (VS3) к тиристору 42 (S23), в текущий момент открываются тиристоры 34 (S15) и 35 (S16). Закрываются тиристоры 27 и 28 (S8 и S9). Импульс после обмотки 9 попадает на конденсатор 102 (С4). Происходит срабатывание тиристора 23 и 24 (S4 и S5). После чего потенциал попадает в конденсатор 103, 59 (С5, C6). Срабатывает тиристор 29 (S10), открываются тиристоры 23 и 24 (S4 и S5) импульс попадает в конденсатор 64 (С7). Тиристор 29 (S10) открывается. Потенциал попадает в триод 71 (VS5) после чего срабатывает тиристор 45 (S26), который проходит через обмотку 11, где он проходит через триод 72 (VS6) и происходит срабатывание тиристора 44 (S25) попадает в триод 72 (VS6) происходит замыкание в тиристоре 43 (S24). Импульс попадает на конденсатор 30 (С8) в этот момент тиристор 29 (S10) разомкнут. Срабатывает тиристор 25, 30, 31 (S6, S11, S12). Тем самым потенциал проходит через конденсаторы 53, 60, 61, 65 (С8, С9, С10, С11). Тиристоры 43, 44, 45 (S24, S25, S26) размыкаются. Далее потенциал поступает в конденсатор 54 (С12) и в триод 73 (VS7). Происходит замыкание тиристора 48 (S29) тиристор 25, 30, 31 (S6, S11, S12) размыкаются. Усиленный импульс попадает в триод 74 (VS8) происходит срабатывание тиристора 47 (S28). Где импульс проходит через обмотку 12, после чего срабатывает тиристор 46 (S27). Проходя через триод 73 (VS7), попадает через замкнутый тиристор 48 (S29) в обмотку 13. Часть избыточной мощности поступает в обмотку 5, который в свою очередь открывает транзистор. Ограничивает размер импульса шунтирующий резистор 96 (R11). Сигнал, поступивший на коллектор транзистора замыкает его. Часть импульса поступает к конденсатору 60 (С9) и обмотке 4. После чего поступает в трансформатор 3. В этот момент процесс появления потенциала происходит в обмотке 6 и 7, где часть избыточной мощности передается обмотке 1. Часть потенциала поступает в конденсатор 55 (С16). Усиленный потенциал попадает в обмотку 10 и 11 где он усиливается в 2 раза после этого потенциал попадает в обмотку 3 и 4, которая в совокупности с потенциалом накопленном в конденсаторах 55 и 56 (С16, С17) снимается подключенной нагрузкой. Часть сигнала, накопленная на обмотке 12 и 13 через закрывающийся тиристор 47 (S28) попадает на триод 74 (VS8), после чего закрывается тиристор 46 (S27), поступающий потенциал двигается конденсатору 54 (С12), закрывается тиристор 31, 33 (S12, S14), накопленный потенциал распределяется между конденсаторами 62, 63, 66 (С13, С14, С15), после чего тиристор 25 (S6) размыкается и замыкается тиристор 26 (S7). Потенциал поступает на обмотку трансформатора 106 (Т2) при этом срабатывают тиристоры 36, 37, 38 (S17, S18, S19). Так как потенциал имеет высокое напряжение, оно гасится шунтирующими резисторами 88, 89, 90, 91 (R1, R2, R3, R4). Часть импульса пропускается, а часть импульса блокируется диодами 75, 76, 77, 78 (VD1, VD2, VD3, VD4). Накопленный потенциал в трансформаторе передается на вторичные обмотки трансформатора 106 (Т2) под № 17, 18, 19. Срабатывает тиристор 52, 51 (S33, S32) и полученный потенциал снимается нагрузкой 14, 15 (R5, R6). Вторичная обмотка трансформатора 106 (Т2) под №19 имеет диодный мост 98, к которому подключены конденсаторы 84, 85 (С20, С21), в которых образуется потенциал и направляется к диоду 79 (VD5), поэтому срабатывают тиристоры 49, 50 (S30, S31). Поступивший потенциал уходит на конденсатор 99 (С1) и поступает на триод 67 (VS1). Часть потенциала уходит на диод 80, 81 (VD6, VD7) к трансформатору 104 (L1) и конденсатору 86 (С22), потенциал после трансформатора 104 (L1) подается на другую катушку.Generator 97 (G1) of the main oscillatory circuit 107, producing 12 V 0.1 A goes to capacitor 86 (C22) and to transformer 104 (L1), the pulse moves further to capacitor 55 (C16) and primary winding 1 of transformer 105 (T1), in which shunt resistor 92 (R7) is located, part of the potential goes to winding 2 of transformer 105 (T1), part of the pulse passes through resistor 93 (R8) and capacitor 56 (C17), these two windings 1 and 2 excite in the secondary winding of transformer 105 (T1) - 6, 7 and 8, part of the pulse goes to transistor 87 (VT1), which issues a command and part of the potential goes to winding 3 and 4, part of the pulse is damped by shunt resistors 94, 95 (R9, R10), part of the potential enters capacitor 57, 58 (C18, C19), the passing pulse comes to the base of transistor 87 (VT1), passes through winding 5, the pulse passes to secondary winding 12 and 13, thyristor 47, 46 (S28, S27) closes, part of the pulse moves to winding 6, 7, 8, 10, 12, while thyristors 20, 21 (S1, S2) close, the passing pulse rushes to winding 16, part of the pulse is transmitted to secondary winding 17 and 18, thyristors 51, 52 (S32, S33) are triggered, then the pulse passes through capacitor 82, 83 (C23, C24), is amplified by capacitors 82, 83 (C23, C24), thyristor 51, 52 (S32, S33) are switched on for 1/8 of a second and switched off, at this moment the pulse is supplied to winding 16 and to winding 19, the pulse passes through diode bridge 98, is rectified and added to the pulse of generator 97 (G1), in order to maintain the polarity of the pulse, part of the energy is limited by diodes 80, 81 (VD6, VD7), part of the pulse is directed to capacitors 84, 85 (C20, C21), thyristor 50 (S31) is closed and part of the pulse is directed to winding 5, after which transistor 87 (VT1) passes through the control. When thyristor 35 (S16) closes and opens in winding 6, a potential arises that passes through triode 68 (VS2), after which thyristor 34 (S15) closes and the pulse passes through triode 67 (VS1), the potential enters winding 6, 7 and transfers part of the potential to winding 1 and winding 2, where it accumulates in capacitors 55, 56 (C16, C17). Part of the potential is transferred to winding 7 until thyristor 39 (S20) closes, after passing the triode, a more amplified potential gets to the control signal 67 (VS1), the potential gets to capacitor 99 (C1) and through the closed thyristor 27 (S8) gets to capacitor 100, 101 (C2, C3). After this, the potential enters triode 69 (VS3) and then winding 9, thyristor 42 (S23) closes and part of the potential enters triode 70 (VS4). Thyristor 40 (S21) closes simultaneously with thyristor 41 (S22). The amplified signal passes through triode 70 (VS4), the signal enters through triode 69 (VS3) to thyristor 42 (S23), at this moment thyristors 34 (S15) and 35 (S16) open. Thyristors 27 and 28 (S8 and S9) close. The pulse after winding 9 enters capacitor 102 (C4). Thyristors 23 and 24 (S4 and S5) are triggered. After which the potential enters capacitor 103, 59 (C5, C6). Thyristor 29 (S10) is triggered, thyristors 23 and 24 (S4 and S5) open, the pulse enters capacitor 64 (C7). Thyristor 29 (S10) opens. The potential enters triode 71 (VS5), after which thyristor 45 (S26) is triggered, which passes through winding 11, where it passes through triode 72 (VS6) and thyristor 44 (S25) is triggered, enters triode 72 (VS6), a short circuit occurs in thyristor 43 (S24). The pulse enters capacitor 30 (C8), at this moment thyristor 29 (S10) is open. Thyristor 25, 30, 31 (S6, S11, S12) are triggered. Thus, the potential passes through capacitors 53, 60, 61, 65 (C8, C9, C10, C11). Thyristors 43, 44, 45 (S24, S25, S26) open. Then the potential goes to capacitor 54 (C12) and to triode 73 (VS7). Thyristor 48 (S29) closes, thyristor 25, 30, 31 (S6, S11, S12) open. The amplified pulse goes to triode 74 (VS8), thyristor 47 (S28) is triggered. Where the pulse passes through winding 12, after which thyristor 46 (S27) is triggered. Passing through triode 73 (VS7), it gets through closed thyristor 48 (S29) to winding 13. Part of the excess power gets to winding 5, which in turn opens the transistor. Shunt resistor 96 (R11) limits the pulse size. The signal received by the transistor collector closes it. Part of the pulse gets to capacitor 60 (C9) and winding 4. After which it gets to transformer 3. At this moment, the process of potential appearance occurs in winding 6 and 7, where part of the excess power is transferred to winding 1. Part of the potential gets to capacitor 55 (C16). The amplified potential gets to winding 10 and 11 where it is amplified by 2 times, after which the potential gets to winding 3 and 4, which, together with the potential accumulated in capacitors 55 and 56 (C16, C17), is removed by the connected load. Part of the signal accumulated on winding 12 and 13 through closing thyristor 47 (S28) goes to triode 74 (VS8), after which thyristor 46 (S27) closes, the incoming potential moves to capacitor 54 (C12), thyristor 31, 33 (S12, S14) closes, the accumulated potential is distributed between capacitors 62, 63, 66 (C13, C14, C15), after which thyristor 25 (S6) opens and thyristor 26 (S7) closes. The potential goes to transformer winding 106 (T2), while thyristors 36, 37, 38 (S17, S18, S19) are triggered. Since the potential has a high voltage, it is extinguished by shunt resistors 88, 89, 90, 91 (R1, R2, R3, R4). Part of the pulse is passed, and part of the pulse is blocked by diodes 75, 76, 77, 78 (VD1, VD2, VD3, VD4). The accumulated potential in the transformer is transferred to the secondary windings of the transformer 106 (T2) under No. 17, 18, 19. Thyristor 52, 51 (S33, S32) is triggered and the resulting potential is removed by load 14, 15 (R5, R6). The secondary winding of transformer 106 (T2) under No. 19 has a diode bridge 98, to which capacitors 84, 85 (C20, C21) are connected, in which potential is formed and directed to diode 79 (VD5), therefore thyristors 49, 50 (S30, S31) are triggered. The incoming potential goes to capacitor 99 (C1) and goes to triode 67 (VS1). Part of the potential goes to diode 80, 81 (VD6, VD7) to transformer 104 (L1) and capacitor 86 (C22), the potential after transformer 104 (L1) is fed to another coil.

Claims

1. A switching method for exciting parametric resonance of electrical oscillations, which consists in the fact that additional inductance coils and capacitors with different ratings are connected to the main oscillatory circuit using thyristors, the capacitors have different ratings from a maximum of 82.76 μF±10% to a minimum of 0.5 μF±10%, inductance coils with different ratings for inductance and magnetic permeability of the core and magnet - coupling with a tuning frequency of 143 dB to 400 dB represent a cascade, while the ratings of additional capacitors or inductances are two or three times less or coincide in comparison with similar elements of the circuit, forming an oscillatory circuit, which is switched on using a thyristor, which changes the parameters of this circuit during each oscillation, such as: inductance, capacitance, oscillation frequency, duration and wave resistance depending on the presence of a positive control voltage on thyristors, supplied to them at the moment of maximum current and removed at its zero value.

2. A device for implementing a switching method for exciting parametric resonance of electrical oscillations, which includes a main oscillatory circuit, additional inductance coils with an inductance rating, made in a cascade, and capacitors with set ratings three times greater or lesser compared to similar elements of the main circuit, installed in a cascade with the ability to control thyristors, the inductance coils and capacitors are connected to the circuit in parallel using thyristors controlled by a separate control unit powered by a pulse power supply unit, which receives information from current transformers and supplies or removes control voltage from the thyristors, wherein the duration of the positive pulse of the control voltage is one eighth for the additional inductance, half the period of the main frequency of oscillations of the circuit for the additional capacitance, and the duration of the negative pulse in both cases is no more than a quarter of this period to create periodic changes in the parameters of the circuit during each oscillation.