Устройство для зарядки накопительного конденсатора

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ НАКОПИТЕЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА, содерж 1щее трехфазный источник питания фазный мостовой вентильно-кондёнсаторный выпрямитель-умножитель напря жения, образованный четырьмя вентилями и двумя конденсаторами, аноды первого и второго вентилей которого соединены с одной обкладкой первого конденсатора и Ь отрицательной обкладкой накопительного конденсатора , а катоды третьего и четвертого вентилей и одна обкладка второго конденсатора через обмотку токоогра ничивающего линейного дросселя и пятый вентиль - с положительной обкладкой накопительного конденсатора . причем свободная обкладка второго конденсатора подключена к первой фазе, точка соединения катода втоif (pufi рого и анода третьего вентилей - к второй фазе,, а свободная обкладка первого конденсатора - к третьей фазе трехфазного источника питания, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения его массо-габаритных показателей путем повьааения коэффициента мсяцностиисточника, оно снабжено шестым вентилем, а линейный дроссель - дополнительной обмоткой , анед шестого вентиля подключен к отрицательной обкладке накопительного конденсатора, а его катод через дополнительную обмотку дросселя к катодам третьего и четвертого вентилей , при этом обе обмотки дросселя соединены последовательно - согласно и катод первого вентиля соединен с первой, а свободная обкладка первого конденсатора - соответственно с третьей фазой источника питания. 2. Устройствопо n,J.,o т л и ч а/ю щ е е с я тем, что в качестве пятого и шестого-вентилей применены тиристоры, управляющие электроды которых подключены к дополнительно введенному блоку контроля напряжения и фазового управления тиристорами . f Ji3

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 Н 03 К 3/53

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3428559/18«21 (22) 22. 04. 82 (46)15.12.83. Бюл. Р 46 (72)A.Ã. Николаев (53) 621. 373 (088. 8) (56)1. Авторское свидетельство СССР

В 310373, кл. Н 03 К 3/335, 1971.

2. Авторское свидетельства СССР

Р 201518, кл. Н 02 N, 1967 (прототип), I

:(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ

HAKOIIHTE3IbHOI"O КОНДЕНСАТОРА, содержаImee трехфазный источник питания и трех фазный мостовой вентильно-конденсаторный выпрямитель-умножитель напряжения, образованный четырьмя вентилями и двумя конденсаторами, аноды первого и второго вентилей которого соединены с одной обкладкой первого . конденсатора и с отрицательной обкладкой иакопительного.конденсатора; а катоды третьего и четвертого вентилей и одна обкладка второго конденсатора;через обмотку токоограничивакв его линейного дросселя и пятый вентиль - с положительной обкладкой накопительного конденсатора, .причем свободная обкладка второго конденсатора подключена к первой фазе., точка соединения катода вто„„SU„„1061251 рого и анода третьего вентилей - к второй фазе, а свободная обкладка первого конденсатора - к третьей фазе трехфазного источника питания, о т л и ч а" ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения его массо-габаритных показателей путем повыаения коэффициента мощности источника, оно снабжено шестым вентилем, а линейный дроссель — дополнительной обмоткой, анод шестого вентиля подключен к отрицательной обкладке накопительного конденсатора, а его катод через дополнительную обмотку дросселяк катодам третьего и четвертого вентилей, при этом обе обмотки дросселя соединены последовательно - со- Е гласно и катод первого вентиля соединен с первой, а свободная обклад- Ц ф ка первого конденсатора — соответственно с третьей фазой источника питания.

2. устройство по п.1,о т л и ч a - Я ю щ е е с я тем, что в качестве пятого и шестого вентилей применены Физий тиристоры, управляющие электроды которых подключены к дополнительно введенному блоку контроля напряже- (ф ния и фазового управления тиристорами.

1061251

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для зарядки накопитель ного конде нсатора генераторов мощных импульсов, например радиолокаторов, оптических квантовых генераторов и других потре- 5 бителей импульсной мощности.

Известно устройство для зарядки накопительного конденсатора от трехфазного источника питания, разряд накопительного конденсатора в котором осуществляется на частате работы источника, содержащее трехфазный источник питания, коммутирующие вентили и накопительный конденсатор. Конденсатор в таком устройстве заряжается до амплитуды фазового напряжения трехфазного источника переменного тока, что ограничивает скорость передачи энергии в накопительный конденсатор Е12.

Устройство характеризуется сложной схемой и завышенными массо-габаритными показателями.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для зарядки накопительного конденсатора (НК,f, содержащее трехфазный источник питания, трехфазный мостовой вентильно-конденсаторный выпрямитель-умножитель напряжения, образованный четырьмя вентилями и двумя конденсаторами, аноды первого и второго вентилей которого соединены с .одной обкладкой первого конденсатора и с отрицательной обкладкой накопительного конденсатора, а ка- 35 тоды третьего и четвертого вентилей и одна обкладка второго конденсатора через обмотку токоограничивающего линейного дросселя и пятый вентиль подключена к положительной обкладке 40 накопительного конденсатора. При этом свободная обкладка второго кон-, денсатора подключена к первой фазе, а первого конденсатора — к третьей фазе источника питания (2).

Данное устройство характеризуется сравнительно низким значениями КПД и коэффициента мощности источника, обусловленными большими потерями энергии на начальной стадии .заряда накопительного конденсатора (когда его напряжение не превосходит амплитуды входного напряжения выпрямителя-умножителя напряжения 1 и импульсным характером тока его. Кроме того, сравнительно низкое зарядное напряжение НК, на более чем в два раза превышающее напряжение на выходе источника, Ограничивающее скорость передачи энергии источника в НК, 60 обуславливает завышенные массо-габаритные показатели устройства в целом.

Цель изобретения. — улучшение массо-габаритных показателей устройства 5 путем повышения коэффициента мощности источника., Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее трехфазный источник питания и трехфазный мо стовой вентильно-конденсаторный выпрямитель-умножитель напряжения, образованный четырьмя вентилями и дву-. мя конденсаторами, аноды первого и второго вентилей которого соединены с одной обкладкой первого конденсатора и с отрицательной обкладкой накопительного конденсатора, а катоды третьего и четвертого вентилей и одна обкладка второго конденсатора через обмотку токоограничивающего линейного дросселя и пятый вентиль с положительной обкладкой накопительного конденсатора, причем свободная обкладка второго конденсатора подключена к первой фазе, точка соединения катода второго и анода третьего вентилей - к второй фазе, а свободная обкладка первого конденсатора - к третьей фазе трехфазного источника питания, снабжено шестым вентилем, а линейный дроссель — дополнительной обмоткой, анод шестого вентиля подключен к отрицательной обмотке накопительного конденсатора, а его катод через дополнительную обмотку дросселя — к катодам третьего и четвертого вентилей, при этом обе обмотки соединены последовательно-согласно и катод первого вентиля соединен с первой, а свободная обкладка первого конденсатора - соответственно с третьей Фазой источника питания.

Кроме того, в качестве пятого и шестого вентилей выпрямителя применены тиристоры, управляющие электроды которых подключены к дополнительно введенному блоку контроля напряжения и фазового управления тиристорами.

На фиг. 1 представлена электричес- кая схема устройства, на фиг. 2возможный вариант ее выполнения.

B устройстве фазы 1, 2 и 3 трехфазного источника питания подключены к входным выводам двухполупериодного моста, осуществляющего зарядНК

4. Выпрямитель образован тремя, включенными параллельно, двухнлечевыми ветвями. Одна ветвь содержит два вентиля 5 и 6, вторая — вентиль 7 и конденсатор 8, а третья - вентиль 9 и конденсатор 10. Положительный выходной вывод моста через обмотку 11 токоограничивающего линейного дросселя и вентиль 12 соединен с положительным выходным выводом устройства. Кроме того, положительный выходной вывод моста через дополнительную обмотку 13 токоограничивающего лине ного дросселя и вентиль 14 соединен с отрицательными выходными выводами моста

1061251 и устройства. Обмотки 11 и 13 токоограничивающего линейного дросселя соединены последовательно-согласно и размещены на одном и том же магнитопроводе.

В качестве вентилей 12 и 14 исполь- 5 зованы тиристоры,управляющие электроды которых подклкчены к дополнительно введенному блоку 15 контроля напряжения и фазового управления тиристорами (на фиг. 1 не показан J. Этот блок может быть выполнен rio любой известной схеме.

На фиг. 2 показан возможный вариант выполнения устройства, в котором в качестве вентилей 12 и 14 ис-15 пользованы тиристоры, а также показано подключение блока 15 контроля напряжений и фазового управления к выходному напряжению и к линейным выводам источника. В этом варианте оба тиристора имеют общий катодный ради- 2О атор, поэтому управляющие электроды обоих тиристоров могут быть подключены к блоку 15 всего лишь тремя проводниками вместо четырех в исходной схеме.

Устройство работает следующим образом.

При рассмотрении работы устройства будил вначале считать, что на управля-. ющие электроды тиристоров 12 и 14 по-ЗО даны сигналы на их открытие и они работают как обычные диоды (фиг. 1 1.

При подключении фаз 1, 2 и 3 источника к входным выводам вентильно-конденсаторного мостового выпрямителя 35 происходит заряд НК 4 через обмотку

11.Напряжения на фазах 1, 2 и 3 трехфазного источника изменяются по гармоническому. закону и сдвинуты друг относительно друга на 120 эл.град. 4О

Будем считать, что в устройстве прямой порядок чередования фаэ, т.е. в начале максимума достигает напряжение .на фазах 1-2, затем — 2-3, а потом 3-1 и т.д.

Если к фазе 1 приложено положитель ное относительно фазы 2 напряжение источника, ток его индуктивным сопротивлением обмотки 11, а также емкостным сопротивлением конденсатора 10 во время заряда НК запасает избыток энер5О гии. Так как к вентилю 14 в это время прикладывается запиракщее напряжение, обмотка 13 обесточена. В рассматриваемой цепи ток вначале увеличивается, а затем достигает своего максимального 55 значения. В это же время максимального значения достигает и значение энергии, запасаемой в поле токоограничивающего линейного дросселя, поэтому при уменьшении тока источника забО счет ЭЦС самоиндукции, стремящейся поддержать неизменными ток и поток в дросселе, напряжение на его обмотках 11 и 13 скачком изменяется на про1 тивоположное, диоды выпрямителя запи-65 раются, начинается этап заряда накопительного конденсатора в токоограничивающем линейном дросселе за счет запасенной энергии à HK 4 заряжается по цепи: обмотки 13-11 — вентиль 12— накопительный конденсатор 4 — вентиль

14.

При этом напряжение на нем повышается, а энергия, запасенная в поле, передается в НК 4 помимо источника, что разгружает.его от реактивной составляющей тока.

Когда мгновенное значение напряжения между фазами 1 и 3 достигает значения напряжения НК, ток источника, проходя по.цепи; фаза 1 — конденсатор 10 — обмотка 11 — вентиль

12 - HK 4 - конденсатор 8 — фаза 3, осуществляя подзаряд НК,вновьзапасается в поле токоограничивакщего линейного дросселя. В момент достижения этим током своего максимального значения (за счет ЭДС самоиндукции дросселя1 энергия; запасенная дросселем, передается в НК 4, повышая его напряжение. Затем открывается вентиль 5, в результате чего осуществляется подзаряд НК, а также заряд конденсатора 10. В последующем дроссель вновь передает накопленную им энергию в НК 4, а затем запасает энергию источника прохождения тока по цепи: фаза 2 - вентиль 5 — обмотка 11 — вентиль 12HK 4 — вентиль 9 — фаза 1, во время очередного заряда НК от источника. После отдачи энергии дросселем .открывается вентиль 7, энергия затем передается в НК через дроссель. Кроме того, по цепи: фаза 2 - вентиль 7 — конденсатор

10 - фаза 1, подзаряжается конденсатор 10, имеет место также подзарядка конденсатора 8. Поэтому в следующие полупериоды напряжение конденсаторов 8 и 10, суммируясь с напряжением фаз трехфазного источника, повышает зарядное напряжение, что увеличивает скорость передачи энергии источника в НК.

Так как энергия, запасаемая дросселем, пропорциональна квадрату мгновенного значения тока в его обмотке, можно, изменяя время открытия вентилей 12 и 14 с помощью блока 15 контроля регулировать скорость поступления энергии в устройстве, Так, при необходимос:и уменьшения скорости его заряда (например, когда напряжение источника повыаается относительно номинального значения 1 вентиль 14 может быть оставлен в закрытом состоянии, в -результате чего энергия дросселя частично возвращается в источник.

Разгрузка трехфазного источника от реактивной составляющей тока во

1061251

Составитель Г. Журавлев

Редактор И. Келемеш Техред С.Мигунова, Корректор!С„ trIeicMap

Заказ 10058/57 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ПНП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

- время отдачи в НК, запасенной в поле дросселя, а также дозированная передача энергии источника в НК по-. вышают коэффициент мсшности и КПД устройства. : Так как конденсаторы

8 и 10, ограничивающие ток заряда

НК, используются в режиме вольтодобавочного источника, скорость передачи энергии источника HK повышается без увеличения массы зарядного устройства.

Таким образом, при применении предлагаемого устройства повьиаает-. ся напряжение на НК по сравнению с прототипом в 3 раза, энергии - в

3 раза, а также имеет место разгруз.",. ка источника питания от реактивной мощности,