Стабилизированный источник питания для емкостного накопителя энергии Советский патент 1987 года по МПК H02M9/04 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации импульсного высоковольтного питания Электрофизических нагрузок.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей стабилизированного источника питания для емкостного накопителя энергии за счет уменьшения емкости конденсатора сглаживающего ЬС-фильтра.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы сиг- лалов на соответствующих элементах, иллюстрирующие его работу.

Источник питания содержит блок 1 (фиг.1) зарядного напряжения, сглаживающий LC-фильтр, состоящий из сглаживающего реактора 2 и конденсатора

3,накопительньй реактор 4, диодньй блок 5, основной 6 и дополнительный 7 тиристорные вентили, датчик 8 выходного напряжения, датчик 9 скорости нарастания анодного напряжения. Позициями 10 и 11 на схеме обозначены выходные вьшоды источника, предназначенные для подключения емкостного накопителя 12 энергии. Вход сглаживающего LC-фильтра 2 и 3 соединен с выходом блока 1 зарядного напряжения. Накопительный реактор 4, диодный блок 5 и тиристорньм вентиль 7 включены последовательно между выходным потенциальным вьгоодом сгла- зшвающего LC-фильтра 2 и 3 и выходным потенциальным выводом 10 источника. Тиристорный вентиль 6 включен параллельно накопительному реактору

4.Вход датчика 8 выходного напряжения соединен с выходными выводами

10 и 11 источника, а выход - с управляющим входом тиристорного вентиля 6.Вход датчика 9 скорости нарастания анодного напряжения соединен с силовыми вьшодами тиристорного вентиля 7, а выход - с управляющим входом последнего.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме конденсатор 3 и емкостный накопитель 12 энергии заряжены. Среднее значение напряжения конденсатора 3 и накопителя 12 равны напряжению блока 1 за- рядного напряжения. Частота следования разрядных циклов накопителя 12 выше собственных частот контуров,об

0

разованных реактивными элементами источника, поэтому токи накопительного реактора 4 и сглаживающего реактора 2 практически постоянны.

В момент времени t, (фиг.2), когда напряжение емкостного накопителя 12 энергии достигает заданной предраз- рядной величины, датчик 8 выходного напряжения вырабатывает импульс на включение тиристорного вентиля 6. Ток накопительного реактора 4 замыкается на тиристорньй вентиль 6, ток сглаживающего реактора 2 протекает через конденсатор 3. Диодньй блок 5 5 и тиристорный вентиль 7 запираются разностью напряжений накопителя 12 и конденсатора 3. Напряжение конденсатора 3 увеличивается за счет протекания тока сглаживающего реактора

и в момент времени t,, достигает

уровня предразрядного напряжения накопителя 12. С этого момента времени разность напряжений накопителя 12 энергии и конденсатора 3 становится

25 положительной для диодного блока 5 и тиристорного вентиля 7. Диодньй блок 5 открьшается, тиристорный вентиль 7 остается в закрытом состоянии. Скорость нарастания анодного напряже30 НИН и на выводах тиристорного вен- Ти-ггя 7 равна скорости нарастания напряжения на конденсаторе 3 и ее можно оценить, пользуясь выражением

5

5

dU dt

где I- 1.2

сГ

(1)

0

5

0

ток сглаживающего реактора 2; Cj - величина емкости конденсатора 3.

Порог срабатывания датчика 9 скорости нарастания анодного напряжения и., должен выбираться выше величины, определяемой выражением (1). В этом случае тиристорньй вентиль 7 остается в закрытом состоянии, к нему прикладывается положительное напряжение, разности напряжений конденсатора 3 и накопителя 12, Тиристорный вентиль 6 остается в открытом состоянии и замыкает на себя ток накопительного реактора 4, предразрядное напряжение накопителя 12 не изменяется.

В моменты времени t начинается разрядньй цикл емкостного накопителя 12 энергии. С этого момента положительное напряжение на зажимах тиристорного вентиля 7 нарастает со скоростью, которую можно оценить по выражению

dUl li dt Са

l С«

где I

12

12

-ТОК разряда емкостного накопителя 12 энергии через нагрузку;

-величина емкости емкостного накопителя 12 энергии.

Порог срабатывания датчика 9 скорости нарастания анодного напряжения должен выбираться ниже величины, оп- ределяемой выражением (2). В этом случае датчик 9 вырабатывает импульс на включение тиристорного вентиля 7 в момент времени t.Тиристорный вентиль 6 запирается разностью напряжений конденсатора 3 и накопителя 12 после включения тиристорного вентиля 7. Ток накопительного реактора 4 протекает через диодный блок 5 и тиристорный вентиль 7, заряжая накопитель 12. Через конденсатор 3 протекает разность токов накопительного jpeaKTopa 4 и сглаживающего реактора 2, напряжение на нем уменьшается и с момента времени tj. становится меньше напряжения накопителя 12. В дальнейшем процессы в устройстве протекают аналогично.

Глубина разряда емкостного накопителя 12 энергии может быть неодинаковой в различных разрядных циклах, вследствие нестабильности сопротивления разрядного контура. Длительность проводящего состояния тиристорного вентиля 6 в этом случае изменя- ется в зависимости от глубины разряда накопителя 12. При уменьшении глубины разряда время, в в течение которого напряжение накопителя 12 достигает заданной предразрядной величины, будет уменьшаться, а длительность проводящего состояния тиристорного вентиля 6 увеличиваться. Величина емкости конденсатора 3 должна выбираться таким образом,чтобы после разрядного цикла с минимальной глубиной разряда, напряжение на его зажимах становилось меньше заданной предразрядной величины напряжения накопителя 12 до срабатывания датчика 8 выходного напряжения. В зтом случае импульс с выхода датчика 8 будет- поступать на управляющий вход тиристорного вентиля 6 при по

JO

15

20

25

30

35

40

45

50

55

ложительном напряжении на его зажимах. Порог срабатывания датчика 9 скорости нарастания анодного напряжения должен выбираться с учетом минимально возможной глубины разряда накопителя 12.

Таким образом, стабилизация пред- разрядного напряжения емкостного накопителя 12 энергии осуществляется и в том случае, когда напряжение на конденсаторе 3 сглаживающего фильтра превышает его величину. Поскольку на конденсаторе 3 допускаются пульсации напряжения, величинас его емкости в предлагаемом устройстве может быть выбрана меньше, чем в известных. В то же время общее количество диодных и тиристорных ячеек диодного блока 5 и тиристорного вентиля 7 в данном случае при прочих равных условиях не превьш1ает количество диодных ячеек диодного блока известных устройств. За счет уменьшения величины емкости конденсатора 3 сглаживающего LC-фильтра существенно улучшаются массогабаритные показатели источника питания.

I Формула изобретения

Стабилизированньй источник питания для емкостного накопителя энергии, содержащий блок зарядного напряжения, с выходом которого соединен вход сглаживающего LC-фильтра, накопительный реактор и диодный блок, подключенные последовательно к выходному потенциальному выводу сглаживающего LC-фильтра, тиристорный вентиль, включенный параллельно накопительному реактору, датчик выходного напряжения, вход которого соединен с выходными выводами источника, предназначенными для подключения емкостного накопителя энергии, а выход - с управляющим входом тиристорного вентиля, отличающий- с я тем, что, с целью улучшения мас- согабаритных показателей за счет уменьшения емкости конденсатора сглаживающего LC-фильтра, в него введен дополнительный тиристорный вентиль и датчик скорости нарастания анодного напряжения, причем дополнитель- ньш тиристорный вентиль включен между соответствующим выводом диодного блока и выходным потенциальным выводом источника, вход датчика скорости

нарастания анодного напряжения соединен с силовыми вьтодами дополнительного тиристорного вентиля, а выход с управлянщим входом последнего.

Фи&.2

Составитель Л.Морозов Редактор Ю.Середа Техред Л.Сердюкова Корректор О.Луговая

792/59

Тираж 661Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания импульсных электрофизических нагрузок. Целью изобретения является улучшение мас- согабаритных показателей источника. Благодаря введению в устройство дополнительного тиристорного вентиля 7 и реализации его управления от датчика 9 скорости нарастания анодноп напряжения обеспечивается стабилизация выходного напряжения источника даже в том случае, когда напряжение на конденсаторе 3 сглаживающего LC- фильтра превышает величину напряжения на емкостном накопителе 12 энергии. Возможность допуска пульсаций на конденсаторе 3 предопределяет существенное уменьшение его емкости. 2 ил. § ся гчэ (;о ю