Устройство для заряда накопительного конденсатора

Союз Советских

Социалистических

Республик

Оп ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i!)866713 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15. 01. 80 (2 t ) 2868037/18-21 с присоеаинением заявки 1Е (23) Приоритет - (5! )М. Кл.

Н.ОЗ К 3/53 евоуфмротекхный коиитет

СССР

an делам изобретений и открытий

Опубликовано 23 09 ° 81 ° бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 25.09.81 (53) УДК 621 ° 373 (088.8) (72) Автор изобретения

А. Г. Николаев

1 (71) Заявитель

1 3

1 (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА НАКОПИТЕЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам для заряда накопительных конденсато ров (НК), используемых в качестве: импульсного источника питания ламп накачки оптических квантовых генераторов, и локационной технике, в установках электроискровой обработки материалов и т.п. импульсных потребителей энергии.

ФО

Известно устройство заряда (УЗ) содержащее включенные последователь-.. но дроссель и диод, объединенные выводы которых через ключ соединены с шиной питания fl ).

1$.

Недостаток известного устройстванизкий КПД.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее дрос- щ сель, конденсатор, первый управляемый вентиль, первый диод, анод которого подключен к первой выходной шине, второй диод (2).

его недостатком являются низкие массово-энергетические показатели.

Цель изобретения — повышение мас-. сово-энергетических показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее дроссель, конденсатор, первый управляемый вентиль, первый диод, анод которого подключен к первой выходноф шине, введены второй управляемый вен" тиль, третий и четвертый диоды, причем первая шина питания подключена к первому выводу дросселя, второй и третий выводы которого соответственно через первый и второй управляемые вентили подключены к второй шине питания, которая соединена с первой выходной шиной, а через первый диод " с четвертым .выводом дросселя, пятый вывод которого через второй диод подключен к второму выводу, который через последовательно включенные третий диод и конденсатор подключен к

866713 второму выводу дросселя, анод третьего диода через четвертый диод подключен к пятому выводу дросселя.

На чертеже представлена схема устройства. 5

Устройство для заряда накопитель" ного конденсатора содержит дроссель 1 конденсатор 2, первый управляемый вентиль 3, первый диод 4, второй диод 5, первую выходную шину 6, вторую I0 выходную шину 7, второй управляемый вентиль 8, третий 9 и четвертый 10 диоды, первую входную шину 11, вторую входную шину 12, первый 13, второй 14, третий 15, четвертый 16, пятый 17 выводы дросселя.

Устройство работает следующим образом.

В первый и последующие (третий, пятый и г.д .) полупериоды изменения тока источника питания его положительное напряжение приложено к входной шине II, а отрицательное — к шине 12. Тогда в четном (втором, четвертом и т.д.) полупериоде полярность напряжения на шинах 11 и 12 изменяет свой знак на противоположЕсли заряд накопительного конденсатора начинается при нулевых На30 чальных условиях в нечетном полупериоде, ток источника питания, проходя по цепям: первая входная шина 11, второй вывод дросселя 12, конденстор 2, третий диод 9, вторая выходная шина 7, первая выходная шина б, вторая входная шина.12 и первая входная шина Il, дроссель 1, второй диод 5, вторая выходная шина 7, первая выходная шина б, вторая входная шина 12, заряжен НК. Этот ток ограничен индуктивным сопротивлением дросселя 1 и емкостным конденсатором 2.

Примерно в середине полупериода (т.е. в конце первой четверти периода) конденсатор 2 оказывается заряженным до напряжения, равного разности амплитудного напряжения источника питания и НК, а ток в цепи диода 5, увеличиваясь по абсолютной .величине, стремясь к своему максимальному значению, достигает его.

На шине 11 при этом было положительное (относительно вывода дросселя 1, соединенного с анодом диода 5) напрякение. S5

В момент достижения тока в дросселе 1 своего максимального значения, за счет ЭДЧ самоиндукции, стремящейся поддержать направление тока и потока неизменным, полярность напряжения на выводах дросселя 1 скачком изменяется, и последний из режима ограничителя тока источника питания (приемника избыточной энергии) переходит в режим источника. Энергия, запасенная в поле дросселя 1 (пропорциональная его индуктивности и квадрату мгновенного значения тока в его обмотке), частично передается в

HK по цепи. первая входная шина 11, второй диод 5, вторая выходная шина 7, первая выходная шина 6, вторая входная шина 12, т.е. через источник, частично по цепи: четвертый вывод 16 дросселя 1, диод 5, вторая выходная шина 7, первая выходная шина 6, первый диод 4, т.е. помимо источника, а частично идет на перезаряд конденсатора 2 по цепи: второй вывод 14 дросселя 1, четвертый диод 10, конденсатор 2. Этот процесс, в основном, заканчивается в начале четного полупериода, когда напряжение источника питания изменяет свою полярность. Накопительный конденсатор при этом„ запасая энергию источника, повышает напряжение на своих обкладках.

Б четном полупериоде, когда ток проходит по цепи: вторая входная шина 12, первый диод 4, четвертый вывод 16 дросселя I первая входная шина ll, на четвертом выводе 16 дросселя 1 наводится положительное (относительно вывода II) напряжение.

Так как на выводе дросселя, соединенного с диодом 5, также положительное напряжение, по цепи: четвертый вывод 16 дросселя 1, второй диод 5, вторая выходная шина 7, первая выходная шина 6, первый диод 4, происходит подэаряд НК, а по цепи: второй вывод 14 дросселя 1, четвертый диод 10, конденсатор 2 — подзаряд конденсатора 2.

Эти процессы практически завершаются во второй половине четного полупериода, после чего конденсатор

2 оказывается заряженным напряжением с полярностью, обратной полярности

НК, поэтому при уменьшении напряжения источника питания конденсатор 2 разряжается по цепи: конденсатор 2, третий диод 9, вторая выходная шина 6, вторая входная шина 12, первая входная шина Il,ÿòîðîé вывод 14 дросселя I. При следующем изменении по866713

30 Й3рности напряжения источника питания конденсатор 2 и дроссель 1 продолжают проводить ток подобно рассмотренному ранее.

Если открыть управляемый вентиль 3 либо 8, в четном полупериоде, ток источника питания потечет по контуру: вторая входная шина 12, второй управляемый вентиль 8, третий вывод 15 дросселя 1, первая входная !0 шина ll, либо: вторая входная шина 12, первый управляемый вентиль 3, второй вывод 14 дросселя 1, первая входная шина 11.

В результате этого напряжение на правой части обмотки дросселя (относительно вентиля, проводящего ток источника питания) возрастет. Энергия источника питания в нагрузку при этом будет передаваться одновременно электрическим и электромагнитным путями. Это позволяет регулировать скорость передачи энергии в НК. Управляемые вентили 8 и 3 могут открываться и в одном и том же полупериоде, что обеспечивает практически плавное регулирование выходного напряжения в четном полупериоде.

В связи с тем, что по мере заряра HK его напряжение повышается, ток заряда накопителя соответственно уменьшается, однако путем открытия управляемого вентиля 8, а затем управляемого вентиля 3 изменяется коеффициент трансформации обмоток дросселя 1, в результате чего выходное напряжение устройства в четном полупериоде возрастает, а также увеличивается напряжение конденсатора 2. Поэтому в нечетном полупериоде, когда напряжение конденсато40 ра 2 суммируется с напряжением источника питания, выходное напряжение устройства также увеличивается. Это позволяет увеличить скорость передачи энергии источника питания в НК практически без изменения массы системы, что улучшает массо-габаритные показатели устройства в целом.

Когда напряжение Hh достигнет заданного значения, его разряжают во внешнюю цепь, после чего процессы повторяются циклически.

При необходимости число отводов от обмотки дросселя и число тиристоров может быть увеличено, что позволяет изменять коэффициент трансформа» ции напряжения в четном полупериоде практически плавно.

Формула изобретения

Устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее дррссель, конденсатор, первый управляемый вентиль, первый диод, анод которого подключен к первой выходной шине, второй диод, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения массовоэнергетнческих показателей, в него введены второй управляемый вентиль, третий и четвертый диоды, причем первая шина питания подключена к первому выводу дросселя, второй и третий выводы которого соответственно через первый и второй управляемый вентили подключены к второй шине питания, которая соединена с первой выходной шиной, а через первый диод— с четвертым выводом дросселя, пятый вывод которого. через второй диод подключен к второму выходному выводу, который через последовательно включенные третий диод и конденсатор подключен к второму выводу дросселя, анод третьего диода через четвертый диод подключен к пятому выводу дросселя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Электротехника.-1976, Np 1.1, с. 17, рис. 1а.

2. Булатов О. Г. и др. Тиристорные схемы включения высокоинтенсивных источников света, М., "Энергия", 1975, с. 156, рис. 5-34.

8667)3

Составитель Т. Краснова

Редактор О. Половка Техоед А. Ач Корректор О. Билак

Заказ 8099779 Тиран 991. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I13035 Москва Ж-35 Раушская наб. л. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. У кгород, ул. Проектная, 4