Устройство для заряда емкостного накопителя электрической энергии Советский патент 1983 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам цля заряда емкостных накопителей электрической энергии, и может использоваться в импульсных источниках питания, Известно устройство аля заряаа емко стного накопителя, соцержашее трехфаэный источник переменного тока, циоцноконаенсаторжый выпрямитель-умножитель напряжения на цвух циоцах и цвух цозирующих конденсаторах, объединенных в ячейки, в первсй из которых циоа анодом, и во второй катодом соединен с обкладкой соответствующего дозиругоше- го конденсатора, первая фазовая обмотка включена между катодом диода первой ячейки и свободной обкладкой конденсато ра второй ячейки, вторая фазовая обмот ка включена между точками соедЕшения диодов и конденсаторов первой и второй ячейки, третья фазовая обмотка включена между свободной обкладкой ксиденса- тора первой ячейки и анодом диода второй ячейки, а анод диода второй ячейки через емкостный накопитель соединены с катодом третьего диода, аноа которог подключен к точке соединения первой фазной обмотки с обкладкой конденсатора второй ячейки fl } . Недостаток известного устройства заключается в невысокc4t скорости передачи энергии от источника питания к накопителю и невысоком коэффициенте мощности источника питания, вследствие чего оно имеет неудовлетворительные удельные энергетические показа.тели. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для заряда емкостного накопите ля электрической энергии, содержащее три входные клеммы, к которым подключены одноименные, например начальные, выводы фазовых обмоток трехфазного источника переменного тока, емкостный накопитель из двух одинаковых, соеди- ненных последовательно конденсаторов, токоограничивающий линейный дроссель и диодно-Конденсаторный выпрямительумножитель напряжения, образованный двумя дозирующими конденсаторами и четырьмя диодами, соединенными после цовательно-согласно, катод первого ди да выпрямителя-умнсжителя соединен с пхможительной обкладкой емкостного накопителя, анод четвертого диода- с отрицательной обкладкой емкостного накопителя, общая точка второго и третьего диодов подключена к второй входной клемме, первый дозирующий конденсатор включен между первой входной клеммой и анодом первого диода, а вто рой дозирующий конденсатор - между третьей входной клеммой и катодом четвертого диода СЗ . Однако это устройство характеризуется недостаточно высокими значениями скорости передачи энергии от источника в е1 костный накопитель и коэффициент мощности источника питания, что снижает удельные энергетические показатели уст ройства. Цель изобретения - повьпиение удельных энергетических показателей путем увеличения скорости передачи электрической энергии от трехфазного источника переменного тока в емкостный накопитель. Поставленная цель дсхзтигается тем, что в устройство для заряда емкостного накопителя электрической энергии, содержащее три клеммы, к которым подключены одноименные, например начальные, выводы фазных обмоток трехфазного источника переменного тока, емкостный накопитель из двух одинаковых, соединенных последовательно конденсаторов, токоограничиваю щий линейный дроссель и диодно-конденсаторный выпрямитель-умножитель напряжения, образованный двумя дозирутощи- ми кшденсаторами и четырьмя диодами, соединенными последовательно-согласно, катод первого диода выпрямителя-умножителя соединен с положительной обкладкой емкостного неисопителя, шод четвер того диода - с отрицательной обкладкой емкостного накопителя, точка соединения второго и третьего диодов подключена к; второй клемме, первый дозирующий конденсатор включен между первой клеммсй и анодом первого диода, а второй дозирующий конденсатор - между третьей клеммой и катодом четвертого диода, обмотка токоограничивающего линейного дросселя выполнена со средним выводом, при этом первьй ее вывод соединен с концом первой фазной обмотки, вторс ее вывод соединен с концом третьей фазной обмотки, средний вывод соединен с концом второй фазной обмотки, а точка соединения второго и третьего диодов подключена к точке соединения конденсаторов накопителя. На чертеже приведена электрическая схема устройства для заряда емкостного накопителя электрической энергии. Устройство содержит три клеммы 1-3, к которым подключены одноименные, например начальные, выводы фазных обмоток 4-6 трехфазного источника пере менного тока, емкостный накопитель 7 из цвух оаинаковых, соединенных послецо вательно конценсаторов 8 и 9, токоограничиваюший линейный ароссель 1О и аиоцно-4сонценсаторный выпрямительумножитель напряжения 11, образованпый овумя абэнруташими конаевсаторами 12 и 13 и четырьмя цкоа&мя 14 - 17, соединенньо и послеаоватеяьно согласно, катоа пе(жого аиоаа 14 выпрямителяумножителя 11 соецинея с положитель ной обклвокой емкостного накопителя 7, аноц четвертого пиоца 17 - с отрицатель ной обклацкой емкостного накопителя 7, точка соеаинения второго 15 и третьего 16 диоцов подключ1ана к вторсй клемме 2, первый цозирующий конденсатор 12 включен межау первой клемм Л 1 в ано- аом йервого циоца 14, а позирующий конценсатор 13 - межцу третьей клеммой 3 и катодом четвертого анода 17. Обмотка линейного токоограннч№вакяцего дросселя Ю выполнена со средним выводом, при этом пе(ый ее вывод соединен с концом йервой фазной обмот- ки 4i второй ее вывод соецинен с конаед третьей фазной обмотки 6, средний вывод соединен с концом второй фазной обмотки 5, а точка соединения второго 1 и третьего 16 диодов подключена к точке соединения к чценсаторов 8 и 9 емкостного накопителя 7. Устройство для заряда емкостйого накопителя электрической энергии работает следующим образсм. В отрезки времени, когда потенциал клеммы 2 выше потенциала вх(Х1ной клем мы 1, происходит резонансный .заряд дозирующего конденсатора 12 через верх- нкио по схеме полуобмотку линейного дросселя 1О по цепи: фазная обмотка 4 полуобмотки дросселя 10 - фазная обмо ка 5 - клемма 2 - диод 15 - дозирующий конденсатор 12 - клемма 1 - фазная обмотка 4. В отрезки времени, когда потенциал клеммы 1 выше потенциала клеммы 2, фазные обмотки 4 и 5 соединяются последовательно-согласно с дозирующим конденсатором 12 и проис- ходит резонансный разряд дозирующего конденсйтора 12 по цепи: дозирующий ксшаенсатор .12 - диод 14 - конденсатор 8 клемма 2 - фазная обмотка 5 полуобмотка дросселя Ю - фазная обмо ка 4 - клемма 1 - дозирующий конденсатор 12. Часть энергии при этом на капливается в конценсаторе 8 емкостного накопителя энергии 7, однако посколь ку его емкость значительно больше емко сти дозирующего ксмнаенсатора 12, он представляет собой при малых уровнях его зарядного напряжения малое сопротивление в цепи разряда дозирующего конденсатора 12, вследствие чего дозирующий конденсатор 12 перезаряжает, ся до напряжения, почти достигающего суммарной величины его первоначального напряжения заряда и напряжения между клеммами 1 и 2. При последующем цикле резонансного заряда дозирующего конденсатора 12 напряжение на нем еще болыие возрастает. Таким образом, в начальной стадии заряда конденсатора 8 емкостного накопителя 7 за счет резонансных процессов в цепи доа ирующего конденсатора 12 происходит быстрое нарастание зарядного напряжения (в несколько раз) дозирующего конденсатора 12, которое, суммируясь с напряжением источника питания на клеммах 1 и 2, обеспечивает ускоренный заряд конденсатора 8 от нуля до уровня, составляющего 9О% от максимального напряжения заряда, lio мере роста напряжения на конденсаторе 8 напряжение дозирующего конденсатора 12 снижается до амплитудного значения напряжения межоу клеммами 1 и 2, так как процесс заряда и разряда дозирующего конденсатора теряет резсяансный характер. Аналогично происходит ускоренный заряд конденсатора 9 емкостного накопителя 7 при заряде дозирующего конденсатора 13 по цепи: фазная обмотка 6 клемма 3 - дозирующий конденсатор 13 - диод 16 - клемма 2 - феьзная обмотка 5 полуобмотка дросселя 10 -. фазная об4 1отка 5, и его разряде с пе аачей энергии яонденсатору 9, при напряжение дозирующего конденсатора; 13 суммируется с напряжением источника питания на клеммах 2 и 3 по цепи: дозирующий конденсатор 13 - клемма -3 - фазная обмотка 6 - полуобмотка дросселя 10 - фазная обмотка 5 - клемма 2 - конденсатор 9 -диод 17 - дозирующий конденсатор 13. При малом уровне зарядного напряже-i ния конденсатор 9 представляет собой мгшое сопротивление, чем на начальном этапе его заряда обеспечивается резонансный заряд, разряд и перезаряд дозируюшего конденсатора 13. Резонансные процессы позволяют быстро повысить в несколько раз напряжение дозирующего конденсатора, спадающее по мере роста напряжения на конденсаторе 9. 5 1О181 В конце цикла заряаа емкостного накопителя 7 напряжение на позирующих конпенсаторах 12 и 13 снижается цо амплитуцного значения напряжений на клеммах 1 и -2 и 3, а конденсэторы 8s и 9 заряжаются до удвоенных амплитудных значений. В начале же зарядного цикла за счет резонансных процессов напряжение на дозирующих конценсаторах 996 увеличивается в 9 раз, что позволяет увеличить скорость перецачи электрической энергии от источника питания в емкостный накопитель в 11,4 раза. Уве- : личение скорости, переаачи электрической энергии обеспечивает повышение удельных энергетических показателей устройства для заряаа емкостного накопителя электрической энергии.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА ЕМКОСтаОГО НАКОТИТЕЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ, соцерисашее Tf , к которым поаключены ощюименйые, например начальные, вавопц фазных обмоток трехфазного источника пер1емеш1ого тока, ёмкостный накопитель из авух.оавнаковых, соецнненных последовательно ксшаенсаторов, токоограничвваюший ли. вейный ароссель и аиоано-конценсаторный выпрямитель- умножитель напряже- ння, образованный авумя аозируюшнмн конаенсаторами и четырьмя аиоцами, соединенными поелеаовательно- ;огласно, катоц первого аиоаа выпрямителя-умножителя соединен с положительной обкладкой емкостного накопителя, анод четвертого диоца - с отрицательной обкладксА емкостного накопителя, точка соединенвя второго и третьего диодов подклю на к второй клемме, первый дозирующий конденсатор включен между первой КлемисА и анодсм первого диода, а вторс дозируюшнй конденсатор - между третьей клеммЫ н катодом четвер того диода, отл ичающее с1.я там, что, с пелью повышения удельных энергетических показателей путем увеличения скорости передачи электрической энергии от трехфазного источника шременнохх) тока в емкостный накопи@ тель, обмотка токоограничиваюшего линейного дрсхх еля. выполнена со средним выводом, при этом ее первый вывод соединен с концом первой фаанОй обмотки, второй ее вывод соединен с концом третьей фаэнс обмотки, средн } вьюод соединен с концом второй фазной обмот. ки, а точка соединения второго и третьего диодов подключена к точке соедине00 ния конденсаторов накопителя. со со