Вестник МГТУ. 2018, №4.

Колобов В. В. и др. Генератор импульсов с индуктивным накопителем энергии... схема ГИТ, эпюры напряжений и токов, поясняющие его работу, обоснование выбранной элементной базы подробно рассмотрены авторами в статье [8]. Здесь лишь приведем экспериментальные осциллограммы импульсов тока (рис. 3), полученные при измерении сопротивления одного и того же ЗУ с использованием ГИТ на основе емкостного и индуктивного накопителей энергии. В ходе испытаний исследовалась работа генераторов при неравномерном распределении волнового сопротивления вдоль линии с током и при наличии отраженных от конца линии волн. В обоих случаях форма импульса тока, формируемого генератором на основе ИНЭ (осциллограммы 2 на рис. 3), сохраняется неизменной. Рис. 3. Экспериментальные осциллограммы импульса тока через заземляющее устройство, полученные с использованием генераторов импульсных токов на основе емкостного (1) и индуктивного (2) накопителей энергии: а - в случае неравномерного распределения волнового сопротивления вдоль линии с током; б - при наличии отражений от заземляющего электрода линии с током Fig. 3. Experimental waveforms of current pulse injected into the grounding system obtained by the pulse generator based on capacitive (1) and inductive (2) storage: а - in case of unevenly distributed surge impedance along the current lead; б - in case of reflections from the remote end of the current lead На плато импульса тока, формируемого ГИТ с ИНЭ, наблюдаются паразитные колебания (осцилляции). Причиной возникновения осцилляций тока является колебательный контур, состоящий из индуктивности рассеяния трансформатора L l и суммарной приведенной паразитной емкости C S ^ , образованной комбинацией межобмоточной емкости трансформатора C W , паразитных емкостей IGBT-транзистора и диода VD. Причины возникновения и способы подавления таких паразитных колебаний подробно рассматриваются в работах, посвященных разработке схем обратноходовых преобразователей [10, с. 268; 11]. Одним из способов уменьшения осцилляций является минимизация межобмоточной емкости и индуктивности рассеяния трансформатора. Отметим, что минимизация L L необходима еще и потому, что значительная величина индуктивности рассеяния приводит к затягиванию фронтов импульсов тока. Для уменьшения L L в трансформаторе разработанного ГИТ применено секционирование обмоток, а для минимизации C IW выдержаны зазоры между обмотками [8]. Другим способом подавления паразитных осцилляций является применение демпфирующих (снабберных) цепей [11]. Но такое решение, широко используемое в схемах обратноходовых преобразователей напряжения, не может быть применено в схеме ГИТ, так как установка указанных цепей приводит к затягиванию фронта импульса тока. Исходя из вышеизложенных фактов, была разработана бестрансформаторная схема ГИТ (рис. 2, б ), в которой в качестве ИНЭ используется катушка индуктивности (накопительный дроссель). Первичный емкостной накопитель С схемы питается от DC-DC-преобразователя c выходным напряжением 200 В. В качестве коммутаторов тока в контуре с индуктивным накопителем применяются MOSFET-транзисторы. Замыкающий коммутатор тока (в соответствии с терминологией, принятой при построении ГИТ с ИНЭ) выполнен на одном транзисторе VT 1, а прерыватель тока состоит из пяти последовательно включенных транзисторов VT2-VT6. В разработанной схеме используются N-канальные Power-MOSFET-транзисторы STF9NK90Z фирмы STMicroelectronics с максимальным током стока I D (8 А), напряжением лавинного пробоя сток/исток V DSS (900 В) и типовым сопротивлением в проводящем состоянии R DSon (1,2 Ом) 8 . Замыкающий 8 STB9NK90Z, STF9NK90Z, STP9NK90Z, STW9NK90Z. N-channel 900 V, 1.1 П, 8 A, TO-220, TO-220FP, D 2 PAK, TO-247 Zener-protected SuperMESH™ Power MOSFET. URL: https://www.st.com/resource/en/datasheet/stp9nk90z.pdf. 600