Current-voltage characteristics of single-stage semiconductor magnetic pulse generators with a distinctive structure of the conversion link in the input circuit
Introduction. The main feature of the semiconductor magnetic pulse generators (SMPGs) is a slow accumulation of energy in the primary capacitor and its rapid introduction into the load by using a series of sequentially connected magnetic compression stages. Initially, these devices were mainly used...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and State Institution “Institute of Technical Problems of Magnetism of the National Academy of Sciences of Ukraine”
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://eie.khpi.edu.ua/article/view/288571 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Electrical Engineering & Electromechanics |
Репозитарії
Electrical Engineering & Electromechanics| id |
eiekhpieduua-article-288571 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Electrical Engineering & Electromechanics |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
semiconductor magnetic pulse generator commutating choke conversion link electrical and energy characteristics displacement current energy losses dynamics магнітно-напівпровідниковий генератор імпульсів комутуючий дросель перетворювальна ланка електричні та енергетичні характеристики зсувний струм динаміка втрат енергії |
| spellingShingle |
semiconductor magnetic pulse generator commutating choke conversion link electrical and energy characteristics displacement current energy losses dynamics магнітно-напівпровідниковий генератор імпульсів комутуючий дросель перетворювальна ланка електричні та енергетичні характеристики зсувний струм динаміка втрат енергії Khrysto, O. I. Current-voltage characteristics of single-stage semiconductor magnetic pulse generators with a distinctive structure of the conversion link in the input circuit |
| topic_facet |
semiconductor magnetic pulse generator commutating choke conversion link electrical and energy characteristics displacement current energy losses dynamics магнітно-напівпровідниковий генератор імпульсів комутуючий дросель перетворювальна ланка електричні та енергетичні характеристики зсувний струм динаміка втрат енергії |
| format |
Article |
| author |
Khrysto, O. I. |
| author_facet |
Khrysto, O. I. |
| author_sort |
Khrysto, O. I. |
| title |
Current-voltage characteristics of single-stage semiconductor magnetic pulse generators with a distinctive structure of the conversion link in the input circuit |
| title_short |
Current-voltage characteristics of single-stage semiconductor magnetic pulse generators with a distinctive structure of the conversion link in the input circuit |
| title_full |
Current-voltage characteristics of single-stage semiconductor magnetic pulse generators with a distinctive structure of the conversion link in the input circuit |
| title_fullStr |
Current-voltage characteristics of single-stage semiconductor magnetic pulse generators with a distinctive structure of the conversion link in the input circuit |
| title_full_unstemmed |
Current-voltage characteristics of single-stage semiconductor magnetic pulse generators with a distinctive structure of the conversion link in the input circuit |
| title_sort |
current-voltage characteristics of single-stage semiconductor magnetic pulse generators with a distinctive structure of the conversion link in the input circuit |
| title_alt |
Вольт-амперні характеристики одноступеневих магнітно-напівпровідникових генераторів імпульсів з відмітною структурою перетворювальної ланки у вхідному контурі |
| description |
Introduction. The main feature of the semiconductor magnetic pulse generators (SMPGs) is a slow accumulation of energy in the primary capacitor and its rapid introduction into the load by using a series of sequentially connected magnetic compression stages. Initially, these devices were mainly used for pumping gas lasers, but over the last decade SMPGs have been increasingly used in electric discharge technologies for water purification and air ionization to remove toxic impurities. At the same time, along with the practice of using these devices, development has also been achieved in the principles of their design and methods of mathematical modeling. Problem. The main drawback of the existing theory of SMPG’s stationary oscillations mode is an adoption of the saturable reactor (SR) model in approximation of the static magnetization curve of its core, as well as unidirectional nature of the energy transfer from the generator to the load. In most publication the exchange processes between the power source and SR are still not covered. Goal. Study of electrical and energy characteristics of low-voltage single-stage SMPG devices with series and parallel conversion stages in the charging circuit. Methodology. To achieve the set goal, this work uses comprehensive approach relayed on technical tools of setting up the experiment, numerical methods for processing measurement results, as well as an analytical method for describing electromagnetic processes in single-stage SMPG circuits. Results. The closed current-voltage characteristics of the SR are obtained, according to which the numerical calculations of the integral magnetic and energy characteristics of the proposed models are carried out. The features of the longitudinal capacitance charging process in a SMPG’s circuit with a parallel conversion stage, which occurs simultaneously in two adjacent circuits, are explained. Analytical expressions to describe the dynamics of magnetic flux density in the SR’s core as a time-depended function are derived. Based on the obtained hysteresis curve of the core, the exchange processes of energy transfer between the power source and the SR are explained. Practical value. The results of the research can be applied in the development of low-voltage SMPG circuits with improved energy-dynamic parameters. |
| publisher |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and State Institution “Institute of Technical Problems of Magnetism of the National Academy of Sciences of Ukraine” |
| publishDate |
2023 |
| url |
http://eie.khpi.edu.ua/article/view/288571 |
| work_keys_str_mv |
AT khrystooi currentvoltagecharacteristicsofsinglestagesemiconductormagneticpulsegeneratorswithadistinctivestructureoftheconversionlinkintheinputcircuit AT khrystooi volʹtamperníharakteristikiodnostupenevihmagnítnonapívprovídnikovihgeneratorívímpulʹsívzvídmítnoûstrukturoûperetvorûvalʹnoílankiuvhídnomukonturí |
| first_indexed |
2024-06-01T14:40:41Z |
| last_indexed |
2024-06-01T14:40:41Z |
| _version_ |
1800670115595812864 |
| spelling |
eiekhpieduua-article-2885712023-10-21T17:48:38Z Current-voltage characteristics of single-stage semiconductor magnetic pulse generators with a distinctive structure of the conversion link in the input circuit Вольт-амперні характеристики одноступеневих магнітно-напівпровідникових генераторів імпульсів з відмітною структурою перетворювальної ланки у вхідному контурі Khrysto, O. I. semiconductor magnetic pulse generator commutating choke conversion link electrical and energy characteristics displacement current energy losses dynamics магнітно-напівпровідниковий генератор імпульсів комутуючий дросель перетворювальна ланка електричні та енергетичні характеристики зсувний струм динаміка втрат енергії Introduction. The main feature of the semiconductor magnetic pulse generators (SMPGs) is a slow accumulation of energy in the primary capacitor and its rapid introduction into the load by using a series of sequentially connected magnetic compression stages. Initially, these devices were mainly used for pumping gas lasers, but over the last decade SMPGs have been increasingly used in electric discharge technologies for water purification and air ionization to remove toxic impurities. At the same time, along with the practice of using these devices, development has also been achieved in the principles of their design and methods of mathematical modeling. Problem. The main drawback of the existing theory of SMPG’s stationary oscillations mode is an adoption of the saturable reactor (SR) model in approximation of the static magnetization curve of its core, as well as unidirectional nature of the energy transfer from the generator to the load. In most publication the exchange processes between the power source and SR are still not covered. Goal. Study of electrical and energy characteristics of low-voltage single-stage SMPG devices with series and parallel conversion stages in the charging circuit. Methodology. To achieve the set goal, this work uses comprehensive approach relayed on technical tools of setting up the experiment, numerical methods for processing measurement results, as well as an analytical method for describing electromagnetic processes in single-stage SMPG circuits. Results. The closed current-voltage characteristics of the SR are obtained, according to which the numerical calculations of the integral magnetic and energy characteristics of the proposed models are carried out. The features of the longitudinal capacitance charging process in a SMPG’s circuit with a parallel conversion stage, which occurs simultaneously in two adjacent circuits, are explained. Analytical expressions to describe the dynamics of magnetic flux density in the SR’s core as a time-depended function are derived. Based on the obtained hysteresis curve of the core, the exchange processes of energy transfer between the power source and the SR are explained. Practical value. The results of the research can be applied in the development of low-voltage SMPG circuits with improved energy-dynamic parameters. У роботі проведено експериментальне дослідження одноступеневих магнітно-напівпровідникових генераторів імпульсів з відмітною структурою зарядно-розрядного перетворювача у вхідному контурі. Наведено електричні параметри кожної схеми, відмічено фізичні й конструктивні особливості комутуючого дроселя вихідної ланки компресії імпульсів, та описано технічні засоби проведення експерименту. Отримано замкнуті вольт-амперні характеристики комутуючого дроселя, відповідно до яких проведено числові розрахунки інтегральних магнітних та енергетичних характеристик запропонованих моделей. Виведено аналітичні вирази для опису динаміки магнітної індукції в осерді дроселя за часом. На основі кривої гістерезису осердя роз’яснено обмінні процеси передачі енергії між джерелом живлення та комутуючим дроселем. Розглянуто енергетичні характеристики магнітно-напівпровідникових генераторів імпульсів в залежності від струму підмагнічування. Пояснено особливості заряду повздовжньої ємності у схемі з паралельною перетворювальною ланкою, що відбувається одночасно у двох суміжних колах. Отримано залежності споживаної потужності від напруги джерела живлення та виконано аналіз цих характеристик за різним співвідношенням між повздовжньою та поперечною ємністю суміжних ланок компресії імпульсів. Результати досліджень можуть бути застосовані при розробці низьковольтних магнітно-напівпровідникових генераторів імпульсів з поліпшеними енергодинамічними параметрами. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and State Institution “Institute of Technical Problems of Magnetism of the National Academy of Sciences of Ukraine” 2023-10-21 Article Article application/pdf application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/288571 10.20998/2074-272X.2023.6.07 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 6 (2023); 41-47 Электротехника и Электромеханика; № 6 (2023); 41-47 Електротехніка і Електромеханіка; № 6 (2023); 41-47 2309-3404 2074-272X en uk http://eie.khpi.edu.ua/article/view/288571/282217 http://eie.khpi.edu.ua/article/view/288571/282218 Copyright (c) 2023 O. I. Khrysto http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |