A Pulsed High-Voltage Modulator with Partial Discharge of the Storage Capacitor

  • Александр [Alexandr] Владимирович [V.] Щербаков [Shcherbakov]
Keywords: pulse modulator with partial discharge of the storage capacitor, parallel and series pulse generating circuits, computer simulation of modulator electrical circuits

Abstract

For stationary high-voltage pulsed devices, which do not necessarily have to comply with stringent requirements for their weight and dimensions, a modulator with partial discharge of the capacitive storage can be competitive to a modulator with complete discharge of the capacitor. The switch shall be rigidly controlled and have a low forward voltage drop on the open device; the thermionic cathode operating in the space charge mode shall ensure the specified pulse duration and repetition rate. With the new high-voltage modulator tubes, electron-beam valves featuring small power losses at the anode, and high-perveance electro-optical systems, for example, an EBV 50/100 system, used as a “rigid” switch, it becomes possible to design series or parallel modulator circuits with a capacity of more than 1 MW, which are quite competitive to the schemes synthesized based on a large number of series-connected relatively low-voltage semiconductor switches. If properly calculated using well-known techniques, such a modulator can generate pulses the parameters of which are almost independent on the load resistance varying in a wide range, and the power circuit themselves are insensitive to the effect of any external electromagnetic or X-ray radiation. Two basic modulator circuit arrangements are considered: a parallel one, which generates a negative polarity pulse, and a series one, generating pulses of both positive and negative polarity. The modulator’s load resistance shall be no less than 10 times the anode-cathode resistance of the open switch. For the possibility of determining, in a prompt and vivid manner, the limit values of the switch operating mode and the load resistance, and for optimizing the modulator’s nominal electrical parameters, the electric circuit is simulated on a computer using the EWB program.

Information about author

Александр [Alexandr] Владимирович [V.] Щербаков [Shcherbakov]

Science degree: Dr.Sci. (Techn.)
Workplace All-Russian Electrotechnical Institute
Occupation Head of Department

References

1. Щербаков А.В. Агрегаты питания электрофильтров и реакционных камер на основе электронно-лучевых вентилей // Экологический вестник России. 2010. № 4. C. 52—54; № 5. C. 52—54.
2. Щербаков А.В. Электронно-лучевые вентили для высоковольтных импульсных устройств // Электротехника. 2014. Т. 1. № 2. C. 38— 43.
3. Щербаков А.В., Трухачев И.М. Работа электронно-лучевого вентиля в сильноточных устройствах генерирования УВЧ-колебаний:материалы IX симпозиума «Электротехника 2030. Перспективные технологии электроэнергетики». Истра, 2007.
4. Переводчиков В.И., Щербаков А.В., Трухачев И.М. и др. Исследование путей создания преобразователя для энергетики на основе вакуумных ключевых электронных приборов // Электротехника. 2012. № 10. С. 18—24.
5. Информация АО ОКБ «Искра».
6. URL: http://elwo.ru/publ/spravochniki/moshhnye_importnye_polevye_tranzistory/2-1-0-586
7. Щербаков А.В. Система питания и возбуждения генератора УВЧ-излучения: Сб. науч. трудов Высоковольтная вакуумно-плазменная электроника / В.И. Переводчиков, ред. М.: ФГУП ВЭИ, 2008. С. 302—311.
8. Щербаков А.В. Перспективные источники знакопеременного и импульсного питания электрофильтра и реакторной камеры // Электро. 2006. № 5. С. 16—20.
9. Щербаков А.В. Высоковольтный источник знакопеременного питания со следящей системой управления // Электротехника. 2013. № 9. С. 2 — 9.
10. Щербаков А.В. Компьютерное моделирование силовых высоковольтных импульсных схем: Сб. докладов Симпозиума «Электротехника 2010», «Травэк». 2006. С. 2—9.
Published
2018-12-28
Section
Electrical Engineering (05.09.00)