Key words - transistor converters, zone melting, space technology

 В настоящее время в Институтах электросварки и электродинамики НАН Украины успешно ведутся работы по созданию оборудования для получения полупроводниковых, композитных и других материалов со специальными свойствами методом безтигельного зонного переплава в условиях орбитальной космической станции (ОКС).

 В ИЭС НАНУ разработана электронно-лучевая пушка с кольцевым катодом, для которой потребовалось создать электропитающее устройство повышенной надежности и улучшенными энергетическими показателями. Технологический процесс зонного переплава требует стабилизации величины полезной мощности нагрузки и данная задача возлагается на источник вторичного электропитания (ИВЭ). Особенностью технологической установки является значительная продолжительность ее непрерывной работы на протяжении одного цикла. В связи с этим особое значение имеет минимизация потерь энергии в условиях затруднительного теплообмена. В Институте єлектродинамики НАН Украины разработаны способы комплексного решения задач снижения мошности потерь в транзисторных преобразователях электрической энергии [1,2]. На этой основе был разработан ИВЭ, полностью удовлетворяющий техническим условиям эксплуатации установки, а также, ряду требований, относяшихся к технологическому процессу.

 ИВЭ содержит два канала преобразования электрической энергии бортовой сети ОКС - канал анода и канал накала. Канал анода обеспечивает: преобразование постоянного низковольтного напряжения (бортового питающего напряжения) в постоянное высокое напряжение, регулирование и стабилизацию высоковольтного напряжения при различных режимах работы технологической установки. Канал накала обеспечивает: преобразование постоянного низковольтного напряжения в переменное высокочастотное напряжение с высокопотенциальной гальванической развязкой, стабилизацию тока анода электронно-лучевой пушки путем регулирования напряжения накала и регулирование параметров технологической установки на протяжении всего технологического цикла в соответствии с сигналом управления.

 Технические параметры ИВЭ и условия его эксплуатации:

• импульсных регуляторов каналов анода и накала ИР-А, ИР-Н, осуществляющих стабилизацию и регулирование выходных параметров;
• инверторов каналов анода и накала И-А, И-Н, преобразующих постоянное напряжение в переменное частотой 20 кГц;
• высоковольтного трансформатора с выпрямителем Тр-В;
• трансформатора накала Тр;
• узлов управления импульсными регуляторами каналов анода и накала УУ-А, УУ-Н;
• узлов контроля параметров каналов анода и накала УК-А, УК-Н;
• входного фильтра Ф;
• стабилизатора напряжения питания цепей управления Ст;
• задающего генератора и усилителя мощности ЗГ-УМ.

 Питание узлов ИВЭ осуществляется стабилизированным напряжением 20 В от узла Ст. Узел ЗГ-УМ, генерирующий переменное прямоугольное напряжение, является общим для каналов накала и анода. Он служит для управления силовыми переключающими транзисторами нерегулируемых инверторов И-А, И-Н мостового типа, а, также, для питания узлов УУ-А и УУ-Н.

 В канале анода осуществляется стабилизация выходного высоковольтного напряжения, устанавливаемого в пределах 8-10 кВ. Выходная характеристика канала анода имеет участок стабилизации (ограничения) тока для нестационарных режимов работы установки. Также предусмотрено, что при уменьшении тока анода меньше определенного значения уменьшается напряжение на силовом инверторе И-А, тем самым исключается возможность перенапряжений в высоковольтных трансформаторе и выпрямителе в режиме холостого хода.

 С помощью канала накала осуществляется питание катода электронно - лучевой пушки.

 Регулированием мощности катода осуществляется стабилизация тока анода. Управляющий сигнал, представляющий собой десятеричный код, преобразуется в аналоговый сигнал и сравнивается с сигналом поступающим с датчика тока анода. Разностный сигнал поступает на широтно-импульсный модулятор, который регулирует скважность работы импульсного регулятора ИР-Н.

 Для обеспечения высокой надежности и малых потерь энергии в силовых переключающих элементах, а также в силовых узлах системы управления, используется параллельное соединение транзисторов и диодов в соответствии с принципом глубокого секционирования с введением резервной избыточности.

 При проектировании узлов с параллельным соединением полупроводниковых элементов использовались результаты анализа процессов перераспределения токов и оптимальных вариантов подключения выводов, что позволяет увеличить надежность устройства за счет более равномерного токораспределения и уменьшить потери энергии.