Устройство для регулирования напряжения заряда конденсатора (его варианты) Советский патент 1986 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах заряда накопительных конденсаторов.

Целью изобретения является повышение КПД путем устранения обратного тока источника питания.

На фиг. 1 и 2 представлены принципиальные электрические схемы устройства для регулирования напряжения заряда накопительного конденсате ра по первому и второму вариантам.

По первому варианту (фиг. 1) устройство содержит источник 1 питания к полюсам которого подключена цепь из последовательно соединенных накопительного конденсатора 2, первого диода 3, дросселя 4 и первичной обмотки 5 трансформатора 67 вторичная обмотка 7 которого выполнена с отводами и через диод 8 и коммутатор 9 подключена к обкладкам конденсатора 2, причем к разнополярным полюсам ис точника 1 подключены разноименные вьшоды обмоток 5 и 7.

По второму варианту (фиг. 2) устройство содержит источник I питания, к полюсам которого подключена цепь из последовательно соединенных накопительного конденсатора 2,первого диода 3, дросселя 4 и первичной обмотки 5 трансформатора 6, вторичная обмотка 7 которого через диод 8 подключена к обкладкам конденсатора 2, причем обмотка зашунтирована тиристором 10 в направлении тока заряда конденсатора 2, а к разнополяр1П)1м полюсам источника подключены разноименные вьгооды обмоток 5 и 7.

Устройство для регулирования напряжения заряда накопительного конденсатора (фиг. 1) работает следующим образом.

Пусть в исходном состоянии токи во всех цепях схемы отсутствуют, конденсатор 2 заряжен до заданного уровня, диод 3 заперт напряжением, равным разности напряжений конденсатора 2 и источника 1,диод 8 заперт напряжением конденсатора 2. После разряда конденсатора 2 на нагрузку (не показана) под действием напряжения источника 1 открывается диод 3 и это напряжение оказывается приложенным к обмотке 5„ Напряжение вторичной обмотки 7, равное напряжению обмотки 5, умноженному на коэффициент передачи транс28226.2

форматора 6, открывает диод 8. В цепи; обмотка 7 - диод 8 - конденсатор 2 - обмотка 7 создаются условия для протекания тока. Однако ток обмотки 3 7 должен быть равен току обмотки 5, деленному на коэффициент передачи трансформатора 6. Нарастание первичного тока ограничено дросселем 4.

8результате по обмоткам 5 и 7 про- 0 текают токи синусоидальной формы,

заряжая конденсатор 2. Протекание зарядных токов прекращается, когда напряжение дросселя 4 изменяет знак и достигает напряжения Е источника

15 I. Это происходит по достижении суммой напряжений конденсатора 2 и обмотки 5 величины, равной 2Е. Поскольку напряжение обмотки 5 есть напряжение конденсатора 2, деленное на

20 коэ4 фициент передачи трансформатора 6, то при изменении коэффициента К меняется и напряжение U заряда конденсатора 2. Можно показать, .-что напряжение U заряда конденсатора 2.

25 и коэффициент К передачи трансформатора 6 связаны соотношением

и -F -

г ic+i

10 По окончании протекания зарядных токов диоды 3 и 8 запираются, процесс заряда заканчивается.

Ограничение пределов регулирования снизу обусловлено тем, что при

напряжении U, меньшем напряжения источника i, диод 3 не запирается по прекращении тока заряда и разность напр шеннй источника 1 и конденсатора 2 прилагается к обмотке 5, Под

40 действием этого напряжения магнито- провод трансформатора 6 перемагничи- вается до насыщения, и через источник 1, обмотку 5 (обладающую малой индуктивностью, поскольку магнито4S провод насыщен), дроссель 4, диод 3 и конденсатор 2 протекает ток, заряжая кощз;енсатор 2 до напряжения, большего напряжения источника 1. Поэтому коэффициент передачи трансформа50 тора 6 при минимальном числе подключенных витков обмотки 7 следует выбирать равным единице. В этом случае конденсатор 2 заряжается до напряжения источника 1. Переключение отво55 дов обмотки 7 с помощью коммутатора

9в сторону увеличения числа витков приводит к увеличению напряжения Зиэояда конденсатора 2,

3

Устройство по первому варианту (фиг. 1) позволяет изменять напряжение заряда в пределах от Е до 2Е. Однако регулировка осуществляется при отключенной нагрузке, и, кроме того, затруднительно реализовать стабилизацию напряжения заряда при изменени напряжения источника 1.

Устройство по второму варианту (фиг. 2) позволяет регулировать напряжение заряда под нагрузкой и стабилизировать его при изменении напряжения источника 1. Регулирование осуществляется изменением момента включения шунтирующего тиристора 10. Включение тиристора 10 приводит к замыканию накоротко обмотки 7 трансформатора 6 и исключению его влияния на процесс заряда.

Устройство по фиг. 2 работает следующим образом.

В исходном состоянии токи во всех ветвях схемы отсутствуют, конденсатор 2 заряжен до заданного уровня, диод 3 заперт напряжением, равным разности напряжений конденсатора 2 и источника 1, диод 8 заперт напряжением конденсатора 2, тиристор 10 закрыт. Коэффициент: передачи трансформатора 6 равен единице. В момент времени t, конденсатор 2 разряжается на нагрузку (не показана), передавая ей накопленную энергию. Под действием напряжения источника I диоды 3 и 6 открываются. По обмоткам 5 и 7 начинают протекать токи, заряжая конденсатор 2. Пока тиристор 10 зап.ррт, процесс заряда не отличается от процессов в устройстве по фиг. 1 и заканчивается в момент времени t, когда напряжение конденсатора 2 становится равным напряжению источника 1. Если в момент времени tjj (между t, и tj) включить тиристор 10, тем самым исключив влияние трансформатора 6 на процесс заряда, то длительность зарядного тока увеличивается и конденсатор 2 заряжается до напряжения, большего напряжения источника 1. Процесс заряда прекращается, когда токи обмоток трансформатора 6 становятся равными нулю. Тиристор 10 обесточивается и выключается. Разряду конденсатора 2 через обмотку 7 препятствует диод 8. Напряжение заряда конденсатора 2 возрастает по мере, уменьшения промежутка времени , Максимальное на282264

пряжение заряда происходит при включении тиристора 10 в момент време-: ни t, .

Таким образом, изменяя момент

5 включения тиристора 10, можно регулировать напряжений заряда конденсатора 2. Стабилизация напряжения заряда может быть реализована введением зависимости момента включения ти10 ристора 10 от напряжения источника 1. В качестве источника 1 могут быть использованы химические источники, электромашинные генераторы постоянного тока и источники переменного

tS тока с вьтрямителем.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования 20 напряжения заряда накопительного конденсатора, содержащее источник питания, к полюсам которого подключена цепь из последовательно соединенных первичной обмотки трансформа- 25 тора, первого диода и накопительного конденсатора, второй диод, соединенный последовательно с вторичной обмоткой трансформатора, выполненной с отводами, один из которых сое- 30 динен с коммутатором, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД, в цепь подключения последовательно соединенных первичной обмотки трансформатора, первого диода и накопительного конденсатора к полюсам источника питания введет дроссель, причем последовательно соединенные второй диод и вторичная обмотка трансформатора подключены через коммутатор к обкладкам накопительного конденсатора, а к разнопо- лярным полюсам источника питания подсоединены разноименные вьшоды обмоток трансформатора.

45 2. Устройство для регулирования напряжения заряда .накопительного конденсатора, содержащее источник питания,к полюсам которого подключена цепь из последовательно соеди50 ненных первичной обмотки трансформатора, первого диода и накопительного конденсатора,второй диод, соеди- ненньй последовательно с вторичной обмоткой трансформатора, о т л и55 чающееся тем, что, с целью повышения КПД, оно содержит тиристор, шунтирующий вторичную обмотку трансформатора в направлении тока

35

40

заряда накопительного конденсатора, а в цепь подключения последовательно соединенных первичной обмотки трансформатора, первого диода и накопительного конденсатора к полюсам источника питания введен дроссель, причем последовательно соединенные

второй диод и вторичная обмотка трансформатора подключены к обкладкам накопительного конденсатора, а к раэ- нополярным полюсам источника питания подсоединены разноименные выводы обмоток трансформатора.

Фиг. 2

Изобретение относится к импульсной технике, может быть использовано в системах заряда накопительных конденсаторов. Цель изобретения - повышение КПД - достигается путем устранения обратного тока источника питания. Первый вариант устройства содержит источник I питания, конден сатор 2, диод 3, дроссель 4, первичную обмотку 5 трансформатора 6, вторичная обмотка 7 которого вьшолнена с отводами и через диод 8 и коммутатор 9 подключена к обкладкам конденсатора 2, а к разнополярным полюсам источника 1 питания подключены разноименные выводы обмоток 5 и 7. Второй вариант устройства, принципиальная схема которого приводится в описании изобретения, содержит тиристор, шунтирующий вторичную обмотку трансформатора в направлении тока заряда накопительного конденсатора, 2 с.п. ф-лы, 2 ил, i сл Фцг.1