Стабилизированный импульсный источник питания Советский патент 1987 года по МПК H03K3/53 

1 посто переключаИзобретение относится к электроэнергетике, в частности к созданию высоковольтных импульсных источников питания, работающих от индуктивного накопителя энергии.

.Цель изобретения - повышение коэффициента использования энергии индуктивного накопителя и уменьшение мас- согабаритных показателей.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема устройства.

Стабилизированный импульсный источник питания содержит источник янного тока, который через

тель 2 подсоединен к индуктивному накопителю 3, вход переключателя 2 соединен с первым выводом нагрузки 4, трансформаторы 5 тока, конденсато- ры 6, первый диод 7.

Индуктивный накопитель вьшолнен многоступенчатым, последняя высшая ступень его соединена через последовательно соединенные анод-катод клю- ча 8 (вьтолненного на тиристоре) и первичную обмотку трансформатора 5 тока с вторым выводом нагрузки 4, каждая более низшая ступень индуктивного накопителя 3 соединена через по- следовательно соединенные анод-катод ключа 8, конденсатор 6, шунтированный переходом анод-катод первого диода 7 и последовательной цепью вторичной обмотки трансформатора 5 тока с включенным в том же направлении, что и первый, вторым диодом 9, первичную обмотку предыдущей более низшей ступени трансформатора 5 тока с вторым

выводом нагрузки 4, которая подключе- 40 пителя. Ток в обмотке С-Е при этом

на через последовательно соединенные датчик 10 напряжения, элемент 11 сравнения и формирователь 12 импульсов с управляющими входами ключей 8.

Устройство работает следующим образом.

Индуктивный накопитель предварительно заряжается от источника 1 постоянного тока. При разрыве цепи источник 1 постоянного тока - индуктив- ньй накопитель 3 с помощью переключателя 2 и включении ключа 8-1 ток индуктивного накопителя 3 проходит через нагрузку 4. При этом через трансформатор 5-1 тока и второй диод 9-1 заряжается конденсатор 6-1.

При уменьшении тока нагрузки 4 до заданного значения сигнал, пропорциональный току нагрузки 4 с выхода дат

чика 10 напряжения, сравнивается с током уставки на элементе 11 сравнения. При этом выходной сигнал его поступает в формирователь 12 импульсов, который подает импульс управления на включение ключа 8-2 более низшей ступени, при включении которого конденсатор 6-1 разряжается через контур тиристор 8-1 - обмотка А-В - тиристор 8-2 - конденсатор 6-1. Ток в тиристоре 8-1 уменьшается до О, и при этом происходит запирание этого тиристора. В течение интервала времени, когда ток этого тиристора 8-1 быстро уменьшается, происходит передача электромагнитной энергии из контура обмотки индуктивного накопителя энергии между точками А и В в контур остальной части обмотки между точками В-Е. При этом ток в обмотке В-Е возрастает. После того, как тиристор 8-1 запирается, ток индуктивного накопителя поступает в нагрузку через тиристор 8-2, диод 7-1 и первичную обмотку трансформатора 5-2 тока. При этом заряжается через второй диод 9- 2 конденсатор 6-2. После снижения тока в нагрузке 4 до заданного значения открывается тиристор 8-п. При этом конденсатор 6-2 разряжается через контур: тиристор 8-п - обмотка В-С - тиристор-8-2 - конденсатор 6- 1 - конденсатор 6-2. При уменьшении тока в тиристоре 8-2 до т)уля происходит запирание этого тиристора. Электромагнитная энергия части обмотки В- С при уменьшении в ней тока передается в обмотку С-Е индуктивного накоувеличивается. Аналогичным образом после уменьшения тока нагрузки до заданного значения включается тиристор 8-(п+1), при включении которого 5 происходит разряд конденсатора 6-п, предварительно заряженного от вторичной обмотки трансформатора 5-п тока через второй диод 6-п и запирание тиристора 8-п. Ток в нагрузку 4 после запирания тиристора 8-п поступает через тиристор 8-(п+1) и первый диод 7-п, шунтирующий конденсатор 6-п. При последовательном, поочередном включении тиристорных ключей 8-1, 8-2

8-{п+1) в моменты времени, соответствующие уменьшению тока нагрузки 4 до заданного значения, происходит возрастание тока нагрузки в течение интервалов времени, соответствующих

0

5

3

спаду тока в отключаемых частях обмотки индуктивного накопителя 3 ..

По сравнению с прототипом предлагаемый источник обладает рядом преимуществ Если принять одинаковой начальную энергию индуктивных накопителей энергии предлагаемого источника энергии и прототипа и допустить энергии накопителей, остающиеся неиспользованными, равными 25% начальной энергии, то начальный ток накопителя 3 прототипа в 2 раза больше тока нагрузки. В предлагаемом источнике ток накопителя 3 и ток нагрузки 4 равны друг другу. При равнрй амплитуде пульсаций выходного напряжения тиристорные ключи предлагаемого источника имеют массогабаритные показатели примерно в 1,5 раза меньше по сравнению с прототипом. Кроме того, существенный вьмгрьпп достигается за

счет отсутствия в предлагаемом источ- 25 катод первого диода и последовательнике конденсаторов и индуктивности выходного C-L-C фильтра. Конденсаторы, обеспечивающие икусственную коммутацию тиристоров предлагаемой схемы, имеют габариты и массу значительно меньшие по сравнению с конденсаторами выходного фильтра прототипа, которые для источников мощностью порядка 100-10 Вт в импульсе имеют массу в несколько сотен килограмм.

Составитель В,Чижиков Редактор Н.Киштулинец Техред И.Верес Корректор А.Тяско

Заказ 3591/55 Тираж 901Подписное

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

30729

Формула изобретения

Стабилизированный импульсный источник питания, содержащий источник постоянного тока, который через выключатель подсоединен к индуктивному накопителю, вход ключа соединен с первым выводом нагрузки, трансформаторы тока, конденсаторы, первый диод,

10 отличающийся тем, что, с целью повьш1ения коэффициента использования энергии индуктивного накопителя и уменьшения массогабарит- ных показателей, в нем индуктивный

15 накопитель выполнен многоступенчатьм, последняя высшая ступень его соединена через последовательно соединенные анод-катод ключа и первичную обмотку трансформатора тока с вторым выводом

2Q нагрузки, каждая более низшая ступень индуктивного накопителя соединена через последовательно соединенные анод- катод соответствующего ключа, конденсатор, шунтированный переходом анодной цепью вторичной обмотки трансформатора тока с включенным в том же направлении, что и первый, вторым диодом, первичную обмотку трансформато- 0 ра тока предыдущей более низшей ступени с вторым выводом нагрузки, которая подключена через последовательно соединенные датчик напряжения, элемент сравнения и формирователь импульсов с управляющим входом ключей.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к созданию высоковольтных импульсных источников питания, работающих от индуктивного накопителя энергии. Цель изобретения - повышение коэффициента использования индуктивного накопителя и уменьшение массогабаритных показателей. В источнике питания, содержащем источник 1 постоянного тока, переключатель 2, индуктивный накопитель 3, нагрузку 4, трансформаторы 5 тока, конденсаторы 6, первый диод 7, для достижения цели индуктивный на1сопи- тель вьтолнен многоступенчатым. Кроме того, источник содержит датчик 10 напряжения, элемент 11 сравнения, формирователь 12 импульсов с управляющими входами ключей 8. Существенный выигрыш устройства достигается за счет отсутствия в предлагаемом источнике конденсаторов и индуктивности выходного C-L-C-фильтра, Конденсаторы, обеспечивакяцие искусственную коммутацию тиристоров предлагаемой схемы, имеют габариты и массу значительно меньшие по сравнению с конденсаторами выходного фильтра прототипа 1 ил. с 5 (Л