Устройство для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов

Союз Советских

СоциалистинЬских республик

«i>790151

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ау (22) Заявлено 24,0878 (21) 2657184/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 231290 бюллетень Н9 47

Дата опубликования описания 231280 (51)М. Кл.з

Н 03 К 3/53

Государственный комитет

СССР по дел ам изобретен и и и открытий (53) УДК 621. 373. .431(088.8) (72) Автор изобретения

A. Г. Николаев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА НАКОПИТЕЛЬНОГО

КОНДЕНСАТОРА ГАНЕРАТОРА МОЦНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам для заряда накопительных конденсаторов, используемых в качестве импульсного источника питания ламп накачки оптических квантовых генераторов, в локационной технике, в установках электроискровой обработки материалов и т.п. импульсных потребителях энергии. !О

Известно устройство для заряда накопительного конденсатора от трехфазного источника переменного тока, сбдержащее вентильно-конденсаторный выпрямитель-умножитель напряжения, $5 образованный шестью диодами и тремя доэирующими конденсаторами. Вентили этого зарядного устройства соединены по схеме трехфазного электрического моста, выходной диагональю соединен- 20 ного с накопительным конденсатором, а клеммы его входной диагонали через дозирующие конденсаторы подключены к трем фазовым выводам трехфазного источника переменного тока, обмотки ко- 25 торого соединены по схеме звезды с нейтралью. Вывод этой нейтрали через ключ или вентиль двухсторонней проводимости подключен к отрицательной выходной клемме моста (1). 30

Недостаткам этого устройства для заряда является наличие большого числа диодов и дозирующих конденсаторов, что усложняет схему и повышает ее стоимость. Кроме того, выходное напряжение этого вентильно-конденсаторного выпрямителя-умножителя напряжений имеет сравнительно низкое значение, в результате чего напряжение накопительного конденсатора не превышает удвоенного амплитудного значения фазового напряжения источника.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов, содержащее источник переменного тока, вентильно-конденсаторный выпрямитель-умножитель напряжения. образованный двумя диодами и двумя доэирующими конденсаторами, соединенными в вентильно-конденсаторные ячейки, в первой из которых диод анодом, а во второй катодом соединен с обкладками соответствующих конденсаторов, к выходным клеммам которого через третий вентиль, например управляемый, подключен накопительный конденсатор, и блок контроля напряжения и фазового управления управляемым вентилем. При этом

790151

3 фаэовые обмотки трехфазного источника переменного тока разобщены и две из них включены соответственно между крайними выводами вентильно-конденСаторных ячеек, а третья — между тбчками соединения конденсаторов и диодов обеих ячеек.

Такое устройство обеспечивает заряд накопительного конденсатора до напряжения, в 5,2 раза превышающего амплитуду фазового напряжения источника (2) .

Однако на практике разобщение фазовых обмоток источника не всегда достижимо. Это существенно сужает функциональные возможности устройст ва, усложняет его применение и тем самым ограничивает область его использования.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности осуществления заряда накопительного .конденсатора от трехфазного источника, фаэовые обмотки которого соединены звездой с тремя фазовыми выводами, до напряжения, в пять раз превышающего амплитуду фазового напряжения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов, содержащее источник переменного тока, вентильно-конденсаторный выпрямитель-умножитель напряжения, образованный двумя диодами и двумя дозирующими конденсаторами, соединенными в вентильно-конденсаторные ячейки, в первой из которых

1 диод анодом, а во второй катодом соединен с обкладками соответствующих конденсаторов, к выходным клеммам которого через третий вентиль, например управляемый, подключен нако пительный конденсатор, и блок контроля напряжения и фазового управления управляемым вентилем, введен трехфазный источник переменного тока,фазовые обмотки которого соединены звездой с тремя фазовыми выводами, его первый и второй фазовые выводы соединены с обкладками конденсаторов соответственно первой и второй вентильно-конденсаторных ячеек, диоды которых подключены к третьему фазовому выводу трехфазного источника переменного тока, а выходные клеммы веитильно-конденсаторного выпрямителя-умножителя напряжений образуют ,точки соединения его диодов и дозирующих, конденсаторов.

Кроме того, доэирующие конденсаторы зашунтированы дополнительными вентилями, которые включены встречно с диодами вентильно-конденсаторного выпрямителя-умножителя напряжений.

На фиг. 1 изображена электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — то же, один из вариантов.

1$

d0

65 устройство содержит три фазовых вывода (клеммы) 1, 2 и 3 трехфазного источника 4 переменного тока и две вентильно- конденсаторные ячейки, в первой иэ которых диод 5 анодом соединен с дозирующим конденсатором б, а во второй катод диода 7 соединен с доэирующим конденсатором 8. Точки соединения диодов и дозирующих конденсаторов образуют выходные клеммы вентильно-конденсаторного выпрямителя-умножителя.напряжений, к которым через третий вентиль, например управляемый тиристор 9, подключен накопительный конденсатор 10. Управление процессом заряда последнего осуществляется с помощью блока 11 контроля напряжения и фазового управления вентилем (тиристором) 9, который может быть выполнен по любой известной схеме.

В предлагаемом варианте устройства (фиг. 2), кроме того, параллельно доэирующим конденсаторам б и 8 включены соответственно дополнительные вентили 12 и 13.

При рассмотрении работы устройства будем считать, что заряд дозирующих и накопительного конденсаторов осуществляется при нулевых начальных условиях, а управляемый вентиль 9 закрыт. Заряд накопительного конденсатора в общем случае осуществляется в два этапа: начальный заряд (когда напряжение накопительного конденсатора не превосходит амплитудного значения линейного напряжения) и собственно заряд, который будем именовать дозарядом.

Пусть в начальный Момент времени к первому фазовому выводу (клемме) 1 приложено положительное относительно третьего вывода, напряжение. Тогда по цепи 1-6-5-3-1 течет ток и дозирующий конденсатор б заряжается так, что на его нижней по схеме фиг. 1 обкладке создается положительный потенциал.

Когда во второй трети периода напряжение фазового вывода 3 становится положительным относительно фазового вывода 2, по цепи 3-7-8-2-3 течет ток, который заряжает дозирующий конденсатор 8, нижняя по схеме обкладка которого получает положительный потенциал. В следующей трети периода изменения напряжения источника, когда напряжение фазового вывода 2 становится положительным относительно фазового вывода 1, к выходным клеммам вентильно-конденсаторного выпрямителя умножителя напряжений прикладывается напряжение, равное сумме напряжений дозирующих конденсаторов б и 8 и мгновенного значения .линейного напряжения фазовых выводов 1 и 2 источника, которое в максимуме в 5,2 раза превосходит амплитудное (в 7,35 раза — действующее) значение фазового

790151 напряжения трехфазного источника переменного тока.

Если во время начального заряда накопительного конденсатора блок 11 подает сигнал на вход управляемого вентиля 9, последний, открываясь, создает путь току в цепи 10-6-1-2-89-10, и энергия, запасенная в поле дозирующих конденсаторов б и 8, импульсно передается в накопительный конденсатор 10. После того как дозирующие конденсаторы б и 8 разрядятся, они, под действием напряжения на фазовых выводах 1 и 2, начинают заряжаться противоположной полярностью (переэарях<аться), снова запасая избыточную энергию источника в своем 15 поле. Этот перезаряд завершается тогда, когда напряжение на дозирующих конденсаторах становится равным разности максимального мгновенного значения линейного напряжения трехфазного источника переменного тока и напряжения накопительного конденсатора. В момент окончания перезаряда ток через управляемый вентиль 9 пре1кращается и он гаснет естественным путем. После этого доэирующие конденсаторы б и 8, отдавая энергию источнику, вновь разряжаются (и соответственно подвозбуждают при этом источник) и вновь заряжаются по цепям, рассмотренным выше. Далее процессы повто-30 ряются циклически.

Перезаряд дозирующих конденсаторов продолжается до тех пор,пока осуществляется начальный заряд накопительного З5 конденсатора, т.е. пока его напряжение не достигнет значения, равного амплитуде линейного напряжения источника. После этого начинается второй этап заряда — дозаряд накопительного конденсатора, во время которого дози- 4О рующие конденсаторы работают в режиме их подзаряда от источника и последующего подзаряда на накопительный конденсатор, до тех пор, пока заряд последнего не прекратится естествен- 45 ным путем или будет прерван искус-. ственно путем выключения управляемого вентиля 9. Регулируя фазу включения управляемого вентиля, можно изменять среднее значение тока заряда в каждом зарядном импульсе или прерывать этот заряд по достижении напряжения на накопительном конденсаторе требуемого значения. После этого он . разряжается во внешнюю цепь и далее рассмотренные процессы заряда повторяются циклически.

В процессе работы устройства возможно также начало заряда накопительного конденсатора по цепям 10-5-3-28-9-10 или 10-б-1-3-7-9-10. В этих dO случаях энергия источника первоначально передается через один из диодов и один дозирующий конденсатор, а далее процесс заряда осуществляется по рассмотренным ранее цепям. 65

При заряде накопительного конденсатора на начальном этапе возможно также открытие управляемого вентиля 9 в момент времени, когда дозирующие конденсаторы б и 8 не заряжены, а фазовый вывод 2 имеет положительное относительно фазового вывода 1 напряжение. В последнем случае дозирующие конденсаторы, ограничивая ток за- ряда, запасают избыточную энергию в своем поле. Далее процессы происходят аналогично рассмотренным ранее.

Если заряд накопительного конденсатора осуществляется от устройства по схеме фиг. 2, то на начальном этапе заряда перезаряд доэирующих конденсаторов не производится и последние, после их разряда, блокируются дополнительными вентилями 12 и 13.

Это., уменьшая сопротивление зарядного контура, позволяет, увеличив ток заряда, соответственно сократить время заряда накопительного конденсатора. Кроме того, это облегчает работу дозирующих конденсаторов на начальном этапе заряда накопительного конденсатора.

Применение предлагаемого устройства позволяет, дозируя энергию, передаваемую источником, осуществлять заряд накопительного конденсатора с высокими значениями КПД до напряжения в 5,2 раза превышающего амплитудное значение фазового напряжения трехфазного источника переменного тока при равномерной нагрузке его фаз от связанной системы обмоток, в том числе при их соединении звездой с тремя фазовыми выводами. Это, упрощая зарядное устройство,. расширяет его функциональные возможности беэ ухудшения удельных энергетических показателей. формула изобретения

1. Устройство для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов, содержащее источник переменного тока, вентильно-конденсаторный выпрямитель-умножитель напряжения, образованный двумя диодами и двумя дозирующими конденсаторами, соединенными в вентильно-конденсаторные ячейки, в первой из которых диод анодом, а во второй катодом соединен с обкладками соответствующих конденсаторов, к выходным клеммам которого через третий вентиль, например управляемый, подключен накопительный конденсатор, и блок контроля напряжения и фазового управления управляемым вентилем, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введен трехфазный источник переменного тока, фазовые обмотки которого соединены

Фиг.1 фиг,Z

Составитель В. Чорба

Редактор A. Маковская Техред Е.Гаврилешко Корректор М. Демчик

Закаа 9059/58 Тираж 995 Подписное.

HHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 звездой с тремя фазовыми выводами, его первый и второй фазовые выводы соединены с обкладками конденсаторов соответственно первой и второй вентильно-конденсаторных ячеек, диоды которых подключены к третьему фаэовому выводу трехфазного источника переменного тока, а выходные клеммы вентильно-конденсаторного выпрямителя-умножителя напряжений образуют точки соединения его диодов и дозирующих конденсаторов.

2 ° Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что дозирующие конденсаторы зашунтированы дополнительными вентилями, которые включены встречно с диодами упомянутого вентильно-конденсаторного выпрямителя-умножителя напряжений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2501180/18-21, кл. Н 03 К 3/53, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2419127/18-21, кл. H 03 К 3/53, 1976 (прототип).