DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2018.5.07

METHOD FOR VOLTAGE CONTROL IN CHARGE CIRCUIT OF ELECTRIC DISCHARGE INSTALLATIONS WITH TWO CAPACITORS UNDER NONZERO INITIAL CONDITIONS

N. I. Suprunovska, M. A. Shcherba

Анотація


Цель. Целью статьи является анализ переходных процессов в зарядной цепи электроразрядных установок с двумя конденсаторами с учетом изменения начальных условий протекания таких процессов (начального напряжения на конденсаторах и начального тока в зарядной цепи), а также разработка метода регулирования зарядного напряжения таких установок, используя целенаправленное изменение указанных начальных условий. Методика. Для проведения исследований использовались положения теоретической электротехники, теория электрических цепей, математическое моделирование в программном пакете MathCAD 12. Результаты. Получены аналитические выражения и графические зависимости, устанавливающие количественную связь между значением максимального зарядного напряжения установок и величинами начального напряжения на ее конденсаторах и начального тока в цепи. Предложен метод регулирования напряжения заряда электроразрядных установок с двумя накопительными конденсаторами, использующий целенаправленное изменение их начальных напряжений и начального тока в зарядной цепи. Научная новизна. Установлено, что напряжение заряда установки можно регулировать, используя два механизма влияния – как изменяя начальный ток в зарядной цепи (прерыванием переходного процесса заряда первого конденсатора в определенный момент времени), так и используя ненулевое начальное напряжение на заряжаемом втором конденсаторе. При этом напряжение заряда можно изменять в 2 раза. Практическое значение. Использование данного метода позволяет получить разрядные импульсы сложной формы в технологической нагрузке, поскольку максимальные напряжения заряда первого и второго конденсаторов могут отличаться в 1,5 раза.

Ключові слова


электроразрядная установка; заряд конденсатора; зарядное напряжение; переходные процессы; ненулевые начальные условия

Повний текст:

PDF ENG (English)

Посилання


1. Vovchenko A.I., Tertilov R.V. Synthesis of capacitive nonlinear- parametrical energy sources for discharge and pulse technologies. Proceedings of the National University of Shipbuilding, 2010, no.4, pp. 118-124. (Rus).

2. Onishchenko L., Gunko V., Grebennikov I., Bandura A. Capacitors for various electrophysical and technological pulsed power applications. Proceedings of the 1st Intl Congress on Radiation Physics, High Current Electronics, and Modification of Materials.Tomsk, HCEI, 2000, vol.2, pp. 366-367.

3. Casanueva R., Azcondo F.J., Branas C., Bracho S. Analysis, Design and Experimental Results of a High-Frequency Power Supply for Spark Erosion. IEEE Transactions on Power Electronics, 2005, vol.20, no.2, pp. 361-369. doi: 10.1109/tpel.2004.842992.

4. Ivanov A.V., Sinchuk A.V., Ruban A.S. Effect of the technological parameters of the melt treatment by a electric pulse current on the mixing process. Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2012, vol.48, no.2, pp. 180-186. doi: 10.3103/s106837551202007x.

5. Sen B., Kiyawat N., Singh P.K., Mitra S., Ye J.H., Purkait P. Developments in electric power supply configurations for electrical-discharge-machining (EDM). The Fifth International Conference on Power Electronics and Drive Systems PEDS 2003. Singapore, 17-20 November 2003, vol.1, pp. 659-664. doi: 10.1109/PEDS.2003.1282955.

6. Sunka P., Fuciman M., Babicky V., Clupek M., Benes J., Pouckova P., Soucek J. Generation of focused shock waves by multi-channel electrical discharges in water. Conference Record of the Twenty-Fifth IEEE International Power Modulator Symposium, Hollywood, California, USA, 2002, pp. 174-177. doi: 10.1109/MODSYM.2002.1189444.

7. Suprunovska N.I. Analysis of interdependent charge-discharge processes of capacitor in circuits with positive voltage feedback. Technical electrodynamics, 2017, no.4, pp. 14-21. (Rus). doi: 10.15407/techned2017.04.014.

8. Shcherba A.A., Suprunovska N.I. Cyclic transients in the circuits of electric discharge installations taking into account the influence of magnitude and rate of discharge currents rise on resistance of electric spark load. Technical electrodynamics, 2018, no.2, pp. 3-10. (Rus). doi: 10.15407/techned2018.02.003.

9. Kim J.-S., Rim G.-H., Jin Y.-S., Lee H.-S., Suk H.-Y., Kim K.-S., Jung J.-W., Sung G.-Y. A flexible control scheme for current wave forming using multiple capacitor bank units. PPPS-2001 Pulsed Power Plasma Science 2001. 28th IEEE International Conference on Plasma Science and 13th IEEE International Pulsed Power Conference. Digest of Papers (Cat. No.01CH37251). doi:10.1109/ppps.2001.1001846.

10. Suprunovska, N.I.; Shcherba, A.A. Features of the energy interchange between capacitors in the circuit using unidirectional commutator or bidirectional one. Proceedings IEEE International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS-2016), June 7-11, 2016, Kyiv, Ukraine, pp. 6-10. doi: 10.1109/IEPS.2016.7521843.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1.     Vovchenko A.I., Tertilov R.V. Synthesis of capacitive nonlinear- parametrical energy sources for discharge and pulse technologies. Proceedings of the National University of Shipbuilding, 2010, no.4, pp. 118-124. (Rus).
2.     Onishchenko L., Gunko V., Grebennikov I., Bandura A. Capacitors for various electrophysical and technological pulsed power applications. Proceedings of the 1st Intl Congress on Radiation Physics, High Current Electronics, and Modification of Materials.Tomsk, HCEI, 2000, vol.2, pp. 366-367.
3.     Casanueva R., Azcondo F.J., Branas C., Bracho S. Analysis, Design and Experimental Results of a High-Frequency Power Supply for Spark Erosion. IEEE Transactions on Power Electronics, 2005, vol.20, no.2, pp. 361-369. doi: 10.1109/tpel.2004.842992.
4.     Ivanov A.V., Sinchuk A.V., Ruban A.S. Effect of the technological parameters of the melt treatment by a electric pulse current on the mixing process. Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2012, vol.48, no.2, pp. 180-186. doi: 10.3103/s106837551202007x.
5.     Sen B., Kiyawat N., Singh P.K., Mitra S., Ye J.H., Purkait P. Developments in electric power supply configurations for electrical-discharge-machining (EDM). The Fifth International Conference on Power Electronics and Drive Systems PEDS 2003. Singapore, 17-20 November 2003, vol.1, pp. 659-664. doi: 10.1109/PEDS.2003.1282955.
6.     Sunka P., Fuciman M., Babicky V., Clupek M., Benes J., Pouckova P., Soucek J. Generation of focused shock waves by multi-channel electrical discharges in water. Conference Record of the Twenty-Fifth IEEE International Power Modulator Symposium, Hollywood, California, USA, 2002, pp. 174-177. doi: 10.1109/MODSYM.2002.1189444.
7.     Suprunovska N.I. Analysis of interdependent charge-discharge processes of capacitor in circuits with positive voltage feedback. Technical electrodynamics, 2017, no.4, pp. 14-21. (Rus). doi: 10.15407/techned2017.04.014.
8.     Shcherba A.A., Suprunovska N.I. Cyclic transients in the circuits of electric discharge installations taking into account the influence of magnitude and rate of discharge currents rise on resistance of electric spark load. Technical electrodynamics, 2018, no.2, pp. 3-10. (Rus). doi: 10.15407/techned2018.02.003.
9.     Kim J.-S., Rim G.-H., Jin Y.-S., Lee H.-S., Suk H.-Y., Kim K.-S., Jung J.-W., Sung G.-Y. A flexible control scheme for current wave forming using multiple capacitor bank units. PPPS-2001 Pulsed Power Plasma Science 2001. 28th IEEE International Conference on Plasma Science and 13th IEEE International Pulsed Power Conference. Digest of Papers (Cat. No.01CH37251). doi:10.1109/ppps.2001.1001846.
10.  Suprunovska, N.I.; Shcherba, A.A. Features of the energy interchange between capacitors in the circuit using unidirectional commutator or bidirectional one. Proceedings IEEE International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS-2016), June 7-11, 2016, Kyiv, Ukraine, pp. 6-10. doi: 10.1109/IEPS.2016.7521843.




Copyright (c) 2018 N. I. Suprunovska, M. A. Shcherba


This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2074–272X (Print)
ІSSN 2309–3404 (Online)