Зарядное устройство емкостного накопителя энергии Российский патент 2023 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к зарядным устройствам (ЗУ) емкостных накопителей энергии (ЕНЭ) и может быть использовано в высоковольтных электрофизических установках большой мощности с высоким уровнем накапливаемой энергии.

В настоящее время в таких установках широко применяются транзисторно-конденсаторные ЗУ, построенные на базе преобразователей повышенной частоты с резонансным характером процессов в силовых контурах. Дозированный метод передачи энергии в таких устройствах из питающей сети в ЕНЭ позволяет достаточно просто регулировать скорость зарядки и обеспечить параметрическое ограничение тока (выходной мощности) в случае возникновения аварийных режимов в выходных цепях.

Известны транзисторно-конденсаторные ЗУ повышенной частоты, на основе последовательных резонансных инверторов, в которых конденсаторы резонансного контура могут работать в двух полярном и однополярном по напряжению режиме [1…5].

Недостаток ЗУ с последовательным резонансным инвертором, в котором конденсаторы резонансного контура работают в двух полярном по напряжению режиме, состоит в значительной неравномерности потребления из сети тока и мощности и низкой величине коэффициента использования [2] источника постоянного напряжения , где - соответственно, максимальное и среднее значение активной мощности, потребляемой ЗУ на цикле зарядки ЕНЭ. Это ведет к увеличению установленной мощности и стоимости первичного источника постоянного напряжения. Кроме того при соизмеримости мощностей ЗУ и источника постоянного напряжения такой характер потребления энергии в режиме периодического повторения зарядных циклов приводит к пульсациям напряжения первичного источника (сети), что снижает надежность работы других потребителей [4].

Этого недостатка лишено ЗУ с последовательным резонансным инвертором, в котором конденсаторы резонансного контура работают в однополярном по напряжению режиме и выполняют функцию дозирования энергии, передаваемой в ЕНЭ (дозирующие конденсаторы) [2, 3, 5].

Это устройство, выбранное в качестве прототипа, содержит источник постоянного напряжения, два последовательно соединенных дозирующих конденсатора, присоединенных к положительной и отрицательной клемме источника постоянного напряжения, два последовательно соединенных диода, катод первого из которых присоединен к положительной клемме источника постоянного напряжения, а анод второго к отрицательной клемме этого источника, причем общие точки дозирующих конденсаторов и общие точки диодов соединены между собой, два последовательно соединенных транзистора, зашунтированных обратными диодами, коллектор первого из которых присоединен к положительной клемме источника постоянного напряжения, а эмиттер второго к отрицательной клемме этого источника, высоковольтный трансформатор, один вывод первичной обмотки которого присоединен к общей точке транзисторов, а второй к общей точке диодов, высоковольтный выпрямитель, вход которого подключен к выводам вторичной обмотки трансформатора, а выход присоединен к емкостному накопителю энергии, устройство управления, формирующее импульсы управления, подаваемые в цепи управления транзисторов.

При периодическом запирании/отпирании транзисторов происходит заряд и разряд дозирующих конденсаторов и дозированная передача энергии от источника постоянного напряжения в ЕНЭ.

При постоянной частоте следования импульсов управления транзисторами мощность, передаваемая в ЕНЭ, постоянна и определяется по формуле [2]

,

где - емкость дозирующего конденсатора; - напряжение источника постоянного напряжения; - мощность, потребляемая ЗУ от источника постоянного напряжения; - КПД зарядного устройства.

В результате, практически на всем цикле зарядки ЕНЭ, за исключением относительно короткого начального этапа [2] от длительности цикла ЗУ работает в режиме постоянства потребляемой мощности, при этом коэффициент использования источника постоянного напряжения имеет значения .

Общим недостатком известных устройств является наличие динамических потерь в транзисторах.

Так в ЗУ с двух полярным по напряжению режиме работы конденсаторов резонансного контура при каждом отпирании силовых транзисторов происходит разряд их выходных емкостей с рассеянием накопленной в этих емкостях энергии во внутренней структуре транзистора. Выделяемая при этом мощность потерь , определяемая по формуле

снижает КПД ЗУ, особенно, на повышенных частотах в десятки кГц.

Недостаток ЗУ с однополярным по напряжению режиме работы конденсаторов резонансного контура (ЗУ с дозирующими конденсаторами) состоит в том, что на начальном этапе зарядки, пока напряжение ЕНЭ не достигло граничного значения , определяемого из формулы (3), приведенной в [2],

где и - соответственно, относительная и абсолютная длительность периода следования импульсов управления транзисторами ЗУ (тактовый период); - период собственных колебаний резонансного контура; - относительное значение граничного напряжения ЕНЭ, приведенное к первичной обмотке высоковольтного трансформатора; Q - добротность резонансного контура ЗУ, коммутация транзисторов ЗУ происходит при ненулевом значении протекающего через них тока [2], и сопровождается значительными коммутационными потерями. Это приводит к резкому и значительному возрастанию температуры кристалла транзисторов в течение начального этапа зарядки [2]. На конечном этапе зарядки в известном устройстве также имеют место динамические потери в транзисторах при каждом включении, обусловленные разрядом их выходных паразитных емкостей с рассеянием накопленной в этих емкостях энергии во внутренней структуре транзистора.

За счет этого снижается КПД и надежность работы известного устройства. Кроме того коммутационные процессы приводят к наведению помех в управляющих и информационных сетях, как ЗУ, так и электрофизических установок, что вызывает сбои в их работе и искажению информации, получаемой в ходе физического эксперимента. Это снижает надежность работы и может приводить к аварийным режимам ЗУ и электрофизических установок в целом, а также к необходимости повторения физических экспериментов, что увеличивает затраты на их проведение, что, в свою очередь, сужает функциональные возможности известного устройства и область его применения.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности работы ЗУ ЕНЭ и расширения его функциональных возможностей.

Технический результат от использования изобретения состоит в повышении КПД и снижении температуры кристалла транзисторов в течение цикла зарядки ЕНЭ и повышении уровня электромагнитной совместимости ЗУ.

Указанный технический результат достигается тем, что в ЗУ ЕНЭ, содержащем источник постоянного напряжения, два последовательно соединенных дозирующих конденсатора, зашунтированных диодами, два последовательно соединенных транзистора зашунтированных обратными диодами, коллектор первого из которых присоединен к положительной клемме источника постоянного напряжения, а эмиттер второго к отрицательной клемме этого источника, высоковольтный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к общим точкам дозирующих конденсаторов и последовательно соединенных транзисторов, высоковольтный выпрямитель, к выходу которого присоединен емкостный накопитель энергии, устройство управления, содержащее двухканальный генератор тактовых импульсов, имеющий один вход, на который поступает внешний сигнал пуска зарядного устройства, и два выхода, которые подключены к двум входам двухканального драйвера, формирующего импульсы управления транзисторами длительностью равной половине тактового периода минус интервал паузы, введены дроссель, две группы дополнительных конденсаторов, каждая из которых содержит два последовательно включенных конденсатора, присоединенных к клеммам источника постоянного напряжения, причем общая точка первой группы соединена с общей точкой последовательно соединенных транзисторов, а общая точка второй группы соединена с первым выводом дросселя, второй вывод которого подключен к общей точке транзисторов, а также генератор задержки, вход которого соединен с входом генератора тактовых импульсов, формирующий прямоугольный импульс, фронт которого задержан относительно фронта внешнего сигнала пуска зарядного устройства на интервал равный четверти тактового периода минус интервал паузы, формируемой драйвером, а выход генератора задержки подключен к первым входам двух логических элементов «2И», вторые входы которых присоединены, соответственно, к первому и второму выходу двухканального генератора тактовых импульсов, а выходы первого и второго логического элемента «2И» подключены, соответственно, к первому и второму входу двухканального драйвера.

Введение указанных элементов обеспечивает переключение транзисторов при нулевом значении приложенного к ним напряжения и отсутствие коммутационных потерь на всем протяжении цикла зарядки ЕНЭ. Это позволяет снизить температуру кристаллов транзисторов в течение процесса зарядки, повысить КПД, надежность работы ЗУ и уровень его электромагнитной совместимости.

На фиг.1 представлена электрическая схема ЗУ ЕНЭ, где: 1 - источник постоянного напряжения, 2,3 - дозирующие конденсаторы, 4,5 - шунтирующие диоды, 6,7 - транзисторы, 8,9 - обратные шунтирующие диоды, 10 - высоковольтный трансформатор, 11 - высоковольтный выпрямитель, 12 - емкостный накопитель энергии, 13 - генератор тактовых импульсов, 14 - драйвер, 15, 16 - дополнительные конденсаторы первой группы, 17, 18 - дополнительные конденсаторы второй группы, 19 - дроссель; 20 - генератор задержки; 21, 22 - логические элементы «И».

На фиг.2 приведены временные диаграммы ЗУ ЕНЭ в начальной стадии цикла зарядки ЕНЭ.

На фиг.3 приведены временные диаграммы ЗУ ЕНЭ в основной и завершающей стадии цикла зарядки ЕНЭ.

На диаграммах фиг.2 и фиг.3 буквами обозначены: а, б - импульсы управления транзисторами 6 и 7, соответственно, на выходах драйвера 14; в, г - напряжения на дозирующих конденсаторах 2 и 3, соответственно; д - ток первичной обмотки трансформатора 10; е - ток, протекающий по обмотке дросселя 19; ж - ток транзистора 6; з - ток обратного шунтирующего диода 8; и - напряжение сток-исток транзистора 6 и конденсатора 15; к - ток транзистора 7; л - ток обратного шунтирующего диода 9; м - напряжение сток-исток транзистора 7 и конденсатора 16; н, п - токи, протекающие, через дополнительные конденсаторы первой группы 15, 16, соответственно.

На фиг.4 приведены временные диаграммы ЗУ ЕНЭ на первых тактовых периодах процесса зарядки ЕНЭ.

На диаграммах фиг.4 буквами обозначены: а1 - внешний сигнал пуска зарядного устройства; б1, в1 - напряжения на выходах генератора тактовых импульсов 13; г1 - выходное напряжение генератора задержки 20; д1, е1 - выходные напряжения логических элементов 21, 22; ж1, з1 - выходные напряжения драйвера 14; и1 - ток, протекающий по обмотке дросселя 19.

На фиг. 5 - 8 приведены временные диаграммы ЗУ ЕНЭ, полученные на имитационной модели предлагаемого устройства при параметрах, взятых в качестве примера: напряжение источника электропитания 1 - 500В; емкость дозирующих конденсаторов 2, 3 - мкФ; индуктивность рассеяния обмоток высоковольтного трансформатора 10, выполняющая функцию элемента резонансного контура, - 10 мкГн; коэффициент трансформации трансформатора 10 ; емкость дополнительных конденсаторов 15, 16 - 30 нФ; емкость дополнительных конденсаторов 17, 18 - 100 мкФ; емкость накопителя энергии 12 - мФ; период следования импульсов управления транзисторами (тактовый период) - мкс; индуктивность дополнительного дросселя 19 - 80 мкГн.

На фиг. 5 приведены временные диаграммы работы предлагаемого устройства с генератором задержки в составе системы управления ЗУ.

На фиг. 6 приведены временные диаграммы процессов коммутации транзистора (6 или 7) ЗУ в предлагаемом устройстве с генератором задержки в составе системы управления ЗУ на интервале, выделенном на фиг. 5 штриховой овальной кривой.

На фиг. 7 приведены временные диаграммы работы ЗУ без генератора задержки в составе системы управления ЗУ.

На фиг. 8 приведены временные диаграммы процессов коммутации транзистора (6 или 7) ЗУ без генератора задержки в составе системы управления ЗУ на интервале, выделенном на фиг. 7 штриховой овальной кривой.

На диаграммах фиг. 5 - 8 буквами обозначены: а2 - напряжение сток-исток транзистора 6 (7); б2 - ток стока транзистора 6 (7); в2 - ток, протекающий по обмотке дросселя 19.

Устройство содержит источник постоянного напряжения 1, к выходу которого подключены два последовательно соединенных дозирующих конденсатора 2, 3, зашунтированных диодами 4, 5, а также два последовательно соединенных транзистора 6, 7 зашунтированных обратными диодами 8, 9, причем коллектор первого транзистора 6 присоединен к положительной клемме источника постоянного напряжения, а эмиттер второго 7 к отрицательной клемме этого источника 1, высоковольтный трансформатор 10, первичная обмотка которого подключена к общим точкам дозирующих конденсаторов 2, 3 и последовательно соединенных транзисторов 6, 7, высоковольтный выпрямитель 11, к выходу которого присоединен емкостный накопитель энергии 12, дроссель 19, две группы дополнительных конденсаторов 15, 16 и 17, 18, каждая из которых содержит два последовательно включенных конденсатора, присоединенных к клеммам источника постоянного напряжения 1, причем общая точка первой группы 15, 16 соединена с общей точкой последовательно соединенных транзисторов 6, 7, а общая точка второй группы 17, 18 соединена с первым выводом дросселя 19, второй вывод которого подключен к общей точке транзисторов 6, 7, устройство управления, содержащее двухканальный генератор тактовых импульсов 13, имеющий один вход, на который поступает внешний сигнал пуска зарядного устройства, и два выхода которые подключены к двум входам двухканального драйвера 14, формирующего импульсы управления транзисторами 6, 7, генератор задержки 20, вход которого соединен с входом генератора тактовых импульсов 13, а выход генератора задержки 20 подключен к первым входам двух логических элементов 21, 22, вторые входы которых присоединены, соответственно, к первому и второму выходу двухканального генератора тактовых импульсов 13, а выходы первого и второго логических элементов 21, 22 подключены, соответственно, к первому и второму входу двухканального драйвера 14.

Принцип работы предлагаемого устройства поясняется диаграммами, приведенными на фиг. 2, 3, 4 и заключается в следующем.

Система управления ЗУ формирует импульсы управления транзисторами 6, 7, сдвинутыми по времени друг относительно друга на полупериод их следования и имеющих длительность , равную полупериоду их следования (тактовому полупериоду ) минус длительность фиксированной паузы

.

Длительность фиксированной паузы определяют из условия обеспечения в течение нее зарядки конденсаторов 15, 16, шунтирующих транзисторы 6, 7 от нуля до напряжения питания ЗУ при близких к нулю токах ЕНЭ в конце его цикла зарядки, и устанавливают выбором или настройкой драйвера 14 с требуемым значением .

На интервале проводящего состояния транзистора 6 происходит колебательный разряд дозирующего конденсатора 2 по цепи: конденсатор 2, транзистор 6, первичная обмотка трансформатора 10, конденсатор 2. При этом энергия дозирующего конденсатора 2 через трансформатор 10, выпрямитель 11 передается в ЕНЭ, а часть ее накапливается в магнитном поле индуктивностей рассеяния обмоток трансформатора 10, которые выполняют функцию дросселя резонансного контура, образованного этими индуктивностями и дозирующими конденсаторами 2, 3. Одновременно происходит зарядка дозирующего конденсатора 3, поскольку всегда выполняется равенство

,

где - напряжения на дозирующих конденсаторах 2 и 3, соответственно.

При разряде дозирующего конденсатора 2 до нуля и заряде дозирующего конденсатора 3 до напряжения питания и в момент времени (кривые «в» и «г» на фиг. 2 и 3) отпирается диод 4, шунтирующий дозирующий конденсатор 2 и ток резонансного контура замыкается по цепи: шунтирующий диод 4, транзистор 6, первичная обмотка трансформатора 10, шунтирующий диод 4. Энергия, накопленная в магнитном поле индуктивностей рассеяния обмоток трансформатора, через трансформатор 10 и выходной выпрямитель 11 передается в ЕНЭ 12. При этом ток первичной обмотки трансформатора 10 снижается. Одновременно через открытый транзистор 6 протекает нарастающий по величине ток дросселя 19 по цепи: транзистор 6, дроссель 19, дополнительный конденсатор 17, транзистор 6.

Импульс управления транзистором 6 завершается в момент времени (кривая «а» на фиг.2 и 3) и далее после фиксированной паузы генератор тактовых импульсов 13 в момент времени подает импульс управления на транзистор 7 (кривая «б» на фиг.2 и 3).

Начиная с момента , происходит запирание транзистора 6 и его ток (кривая «ж» на фиг.2 и 3) быстро (десятки наносекунд [6]) снижается до нуля при относительно медленном (сотни наносекунд) практически линейном нарастании на нем напряжения сток-исток (кривая «и» на фиг.2 и 3). Такой характер процессов на запираемом транзисторе 6 обусловлен зарядкой конденсатора 15, который включен параллельно транзистору 6, практически неизменным на этом интервале током равным половине суммарного тока резонансного контура и тока дросселя 19 (кривая «н» на фиг. 2, 3) и классифицируется как «мягкая» коммутация при нулевом напряжении (ПНН) [7 стр.318].

Одновременно с нарастанием напряжения на конденсаторе 15 происходит разряд конденсатора 16, шунтирующего транзистор 7, таким же по величине током, напряжение на котором линейно снижается (кривая «м» на фиг.2 и 3) в соответствии с равенством

,

где - напряжения на дополнительных конденсаторах 15 и 16, соответственно.

На начальной стадии цикла зарядки ЕНЭ процессы заряда/разряда каждого из дополнительных конденсаторов 15, 16 обусловлены половиной суммарного тока (кривые «н» и «п», соответственно, на фиг. 2, 3) первичной обмотки трансформатора 10 (кривая «д» на фиг.2 и 3) и дросселя 19 (кривая «е» на фиг.2 и 3) за счет энергии, накопленной в магнитном поле дросселя 19, и в магнитном поле индуктивностей рассеяния трансформатора 10.

При разряде конденсатора 16, до нуля в момент времени (кривая «м» на фиг.2 и 3) отпирается обратный диод 9 (ток диода - кривая «л» на фиг.2 и 3), шунтирующий транзистор 7, и ток резонансного контура начинает протекать по цепи: обратный диод 9 транзистора 7, первичная обмотка трансформатора 10, шунтирующий диод 4, источник постоянного напряжения 1, обратный диод 9. Энергия, оставшаяся от предыдущего интервала в магнитном поле обмоток трансформатора 10, через трансформатор и выходной выпрямитель 11 передается в ЕНЭ 12, а также в источник постоянного напряжения 1. Одновременно начинается снижение тока дросселя 19, протекающего по цепи: обратный диод 9 транзистора 7, дроссель 19, дополнительный конденсатор 18, обратный диод 9 за счет передачи его энергии в источник постоянного напряжения, а также начинается разряд дозирующего конденсатора 3 по цепи: конденсатор 3, первичная обмотка трансформатора 10, обратный диод 9, конденсатор 3. При этом к транзистору 7 приложено небольшое обратное напряжение (кривая «м» на фиг.2 и 3), равное падению напряжения на открытом диоде 9 (на кривой «м» фиг.2 и 3 это падение принято равным нулю).

После снижения суммарного тока первичной обмотки трансформатора 10 и дросселя 19, протекающего через обратный диод 9 до нуля, он меняет свое направление и начинает протекать через транзистор 7 (кривая «к» на фиг. 2, 3), на который уже начиная с момента времени (фиг.2, 3) подан импульс управления. Такое включение также соответствует «мягкой» коммутации при нуле напряжения [7].

На основной и завершающей стадии цикла зарядки ЕНЭ ток резонансного контура, протекающий на интервале проводимости диода 4, шунтирующего дозирующий конденсатор 2, при обычно выбираемом соотношении тактовой частоты преобразователя и частоты собственных колебаний резонансного контура < [2] снижается до нуля ранее момента запирания транзистора 6 (см. фиг. 3). Поэтому заряд/разряд каждого из дополнительных конденсаторов 15, 16 обусловлен только половиной тока дросселя 19 и, следовательно, время нарастания/спада напряжения на силовых электродах транзисторов увеличивается. В остальном последовательность и сущность процессов, происходящих в ЗУ на рассмотренных временных интервалах, остается неизменной.

Описанный характер коммутационных процессов при включении/выключении транзисторов ЗУ подтверждается диаграммами на фиг.5, 6, полученными на имитационной модели предлагаемого устройства в среде MATLAB Simulink.

Для обеспечения процесса «мягкой» (ПНН) коммутации транзисторов и повышения надежности работы ЗУ необходимо на протяжении всего цикла зарядки ЕНЭ, начиная с первого тактового периода, обеспечить постоянство амплитудных значений тока дросселя 19 (кривая «е» фиг. 2, 3), при которых происходит коммутация.

Это достигается путем введения в схему предлагаемого устройства генератора задержки 20, вход которого соединен с входом генератора тактовых импульсов 13, а выход генератора задержки 20 подключен к первым входам двух логических элементов 21, 22, вторые входы которых присоединены, соответственно, к первому и второму выходу генератора тактовых импульсов 13. В свою очередь, выходы логических элементов 21, 22 подключены, соответственно, к первому и второму входу двухканального драйвера 14.

Задержка отпирания в начале цикла зарядки ЕНЭ первого из включаемых транзисторов на интервал длительностью, равной

,

обеспечивает неизменное амплитудное значение тока дросселя 19 равное к концу первого тактового полупериода и всех последующих периодов (фиг. 2, 3, 4).

При поступлении внешнего сигнала пуска зарядного устройства (кривая а1) на фиг. 4) генератор тактовых импульсов 13 начинает формировать на своих выходах противофазные прямоугольные импульсы с тактовым периодом и длительностью равной половине тактового периода (кривые б1 и в1 на фиг. 4). Одновременно генератор задержки 20 формирует прямоугольный импульс (кривая г1 на фиг. 4), фронт которого задержан относительно фронта внешнего сигнала пуска (кривая а1 на фиг. 4) зарядного устройства на интервал длительностью, равной

.

Этот импульс поступает на первые входы двух логических элементов 21, 22 «2И»,

на вторые входы которых поступают выходные сигналы генератора тактовых импульсов 13. В результате, на выходах логических элементов 21, 22 «2И» формируются две последовательности прямоугольных импульсов (кривые д1 и е1 на фиг. 4) первый импульс одной из которых (кривая д1 на фиг. 4) имеет длительность , равную

.

Выходные сигналы логических элементов 21, 22 далее поступают на входы драйвера 14, который формирует импульсы управления (кривые ж1 и з1 на фиг. 4) транзисторами 6 и 7 с уменьшенной на величину длительностью , определяемой из равенства

Расчетное выражение тока дросселя 19 на интервале проводящего состояния транзисторов 6 и 7 ЗУ определяется из выражения

где - индуктивность дросселя 19, - напряжение дополнительных конденсаторов 17, 18.

При выборе емкости дополнительных конденсаторов 17, 18 из условия

напряжение на них не зависит от тока дросселя 19 и равно .

Ток дросселя 19 в соответствии с формулой (2) на интервалах проводимости транзисторов 6, 7 изменяется по линейному закону

где - начальное на соответствующем интервале значение тока дросселя 19.

Согласно выражению (4) с учетом (1) и (2) приращение тока дросселя 19 на интервале , на котором , будет

На первых тактовых периодах работы ЗУ суммарный ток зарядки/разрядки конденсаторов 15, 16 имеет относительно большие значения и фактическая величина интервала заряда/разряда этих конденсаторов (см. фиг. 2) относительно невелика. В этих условиях длительность нарастания тока дросселя 19 от нуля до наибольшего значения на этих периодах согласно диаграммам фиг. 4 также составляет четверть тактового периода , потому приращения и амплитудные значения тока дросселя также одинаковы на первых тактовых периодах работы ЗУ. Это обеспечивает стабильные условия коммутации транзисторов 6 и 7 при зарядке ЕНЭ.

При отсутствии задержки первого импульса одной из последовательностей прямоугольных импульсов, подаваемых на входы драйвера 14, при включении транзисторов 6, 7 в кривой тока дросселя 19 наблюдается переходный колебательный процесс.

Это приводит к колебаниям амплитуды тока дросселя и нарушению процесса коммутации, неполному разряду одного из конденсаторов 15, 16 (например, конденсатора 15, кривая а2 на фиг. 8)) на интервале паузы и последующему его разряду импульсным током большой амплитуды (кривая б2 на фиг.8) при отпирании транзистора 6 с выделением накопленной в конденсаторе 15 энергии во внутренней структуре этого транзистора. Разряд вызывает перегрев полупроводниковой структуры транзистора, что снижает надежность работы устройства.

Кроме того переходный процесс сопровождается значительным (до двукратного значения, кривая в2 на фиг.8) превышением током дросселя 19 его амплитудного значения в установившемся режиме, что увеличивает его расчетную энергоемкость, массу и габариты.

Задержка первого импульса, подаваемого на вход драйвера 14, на интервал исключает колебания амплитуды тока дросселя и аномальные режимы коммутации транзисторов ЗУ (см. фиг. 5, 6), повышает надежность его работы, а также позволяет снизить энергоемкость, массу и габариты дросселя 19.

Источники информации:

1. Полупроводниковые зарядные устройства емкостных накопителей энергии / О.Г. Булатов, В.С. Иванов, Д.И. Панфилов. - М.: Радио и связь, 1986. - 160 с. (стр.43).

2. Копелович Е.А., Хватов С.В., Ваняев В.В., Троицкий М.М., Флат Ф.А. Транзисторно-конденсаторные зарядные устройства мегаджоульных ёмкостных накопителей энергии. Электротехника, №7, 2010. - с. 11-16.

3. Pokryvailo A., Carp C., Scapellati C. A High Power High Voltage Power Supply for Long Pulse Applications// URL: www.spellmanhv.com

4. Кныш В.А. Полупроводниковые преобразователи в системах заряда накопительных конденсаторов. - Ленинград: Энергоатомиздат, 1981. - 160 с.

5. Патент на полезную модель №94089 РФ, МПК Н 03 К 3/53. Зарядное устройство накопительного конденсатора. Копелович Е.А. Опубл. в Бюллетене «Изобретения, полезные модели», 2010, № 13.

6. https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-FF2MR12KM1P-DataSheet-v02_00-EN.pdf?

7. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. - М.: Техносфера, 2006. -632 с.

Изобретение относится к зарядным устройствам емкостных накопителей энергии и может быть использовано в высоковольтных электрофизических установках большой мощности с высоким уровнем накапливаемой энергии. В зарядное устройство емкостного накопителя энергии, содержащее источник постоянного напряжения, два последовательно соединенных дозирующих конденсатора, два последовательно соединенных диода, два последовательно соединенных транзистора, зашунтированных обратными диодами, высоковольтный трансформатор, высоковольтный выпрямитель, устройство управления, содержащее генератор тактовых импульсов, и двухканальный драйвер, введены дроссель, две группы дополнительных конденсаторов, генератор задержки, два логических элемента «2И». Введение этих элементов позволяет повысить надежность работы зарядного устройства и расширить его функциональные возможности. 8 ил.

Зарядное устройство емкостного накопителя энергии, содержащее источник постоянного напряжения, два последовательно соединенных дозирующих конденсатора, зашунтированных диодами, два последовательно соединенных транзистора, зашунтированных обратными диодами, коллектор первого из которых присоединен к положительной клемме источника постоянного напряжения, а эмиттер второго к отрицательной клемме этого источника, высоковольтный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к общим точкам дозирующих конденсаторов и последовательно соединенных транзисторов, высоковольтный выпрямитель, к выходу которого присоединен емкостный накопитель энергии, устройство управления, содержащее генератор тактовых импульсов, имеющий один вход, на который поступает внешний сигнал пуска зарядного устройства, и два выхода, которые подключены к двум входам двухканального драйвера, формирующего импульсы управления транзисторами длительностью, равной половине тактового периода минус интервал паузы, отличающееся тем, что в устройство введены дроссель, две группы дополнительных конденсаторов, каждая из которых содержит два последовательно включенных конденсатора, присоединенных к клеммам источника постоянного напряжения, причем общая точка первой группы соединена с общей точкой последовательно соединенных транзисторов, а общая точка второй группы соединена с первым выводом дросселя, второй вывод которого подключен к общей точке транзисторов, а также генератор задержки, вход которого соединен с входом генератора тактовых импульсов, формирующий прямоугольный импульс, фронт которого задержан относительно фронта внешнего сигнала пуска зарядного устройства на интервал, равный четверти тактового периода минус интервал паузы, формируемой драйвером, а выход генератора задержки подключен к первым входам двух логических элементов «2И», вторые входы которых присоединены, соответственно, к первому и второму выходам двухканального генератора тактовых импульсов, а выходы первого и второго логических элементов «2И» подключены, соответственно, к первому и второму входам двухканального драйвера.