Устройство для заряда емкостного накопителя Советский патент 1988 года по МПК H03K3/53 H03K3/335 

рнтегратор 18, датчик 39 тока тиристора 8, формирователи 20, 2 и 38 импульсов, триггер 2/г, элемент ИЛИ 26, инвертор 27, вторичные, обмотки

1432795

29, ЗО и 31 трансформатора 3, выпрямители 32, 33, 34, нагрузку 35, ключ 36, управляемые ключи 37 и 39, 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к преоб- .разователыюй технике и может найти применение в источниках питания. Цель изобретения - снижение веса и габаритов устройства и расширение его функциональных возможностей - достигается путем получения выходного сигнала заданной формы. Устройство позволяет также стабилизировать напряжение емкостного накопителя на заданном уровне. Устройство содержит уп- равляемьй выпрямитель 1, конденсато-, ры, трансформатор 3, индуктивность А, диоды 5 и 6, тиристоры 7 и 8, датчик 10 напряжения, сумматоры 11, 14 и 25, управляемый усилитель 32, инверторы 13 и 27, интеграторы 35 и 24, датчик 16 тока, компараторы 17- и 23, 25 г (Л с 4 САЭ ts9 Ч QD 01

1--

I Изобретение относится к преобра овательной технтже, может найти при- иенение в источниках питания и поз- гюляет стабилизировать напряжение (мкостного накопителя на заданном уровне.

Целью изобретения является сни- кение веса и габаритов устройства, 4 также расширение его фуикциональ- ijrbK возможностей путем получения вы- з одного сигнала заданной формы. I Па чертеже представлена схема Устройства для заряда емкостного на- опитепя.

I Устройство.содержит управляемый 1|ьтрямитель 1, плюсовой шиной соеди-. кенный с первой обкладкой конденсатора 2 фильтра и средним, первым от- йодол лервишшй обмотки трансформатр- ра 3, а минусовой ; шиной через индуктивность А - с второй обкладкой конденсатора 2, с анодом первого и второго диодов 5 и 6 и тиристором 7, аноды тиристоров 7 и 8 соединены с чет-- аертьп«1 и пятым отводами первичной обмотки трансформатора 3, а к отводам шесть и семь подключенгл конденсатор 9 и датчик 10 напряжения, выход которого соединен с входом пер- вого сумматора 11, выход первого сумматора 11 соединен через управляемый згсилитель 12 с вьшрямителем 1, а через инвертор 13 - с вторым сумматором 14, второй, вход которого соединен через интегратор 15 с датчиком 16 тока диода 6, а выход - с входом первого компаратора 17, второй вход которого через 1штегратор 18 со.единен с датчиком 19 тока тиристора 8, вклзоченного между конденсатором 2 и катодом тиристора 8, управляющие электроды тиристоров 7 и 8 через схемы 20 и 21 формирования импульсов соедютены с триггером 22j вход кото- рого соединен с выходом компаратора 23, соед1шенным с выходом управляемого интегратора 24, вход которого соединен с выходом третьего ра 25, а входы сумматора 25 соединены соответственно, с выходами И сумматора 11 и компаратора 17, управляемый интегратор 24 стирающим входом соединен с выходом элемента ИЛИ 26, а запускающим - с выходом инвертора 27, вход которого также подключен к выходу элемента ИЛИ 26, входы которого подключены к датчикам 28 и 16 тока диодов 5 и 8, включенных между катодами диодов 5 и 6 и вторым и третьим отводами первичной обмотки трансформатора 3, его вторичные обмотки 29-31 подключены к индивидуальным вьшрямителям 32-34, включенным по схеме удвоения напряжения и содержащим конденсаторы, причем нагрузка 35 включена параллельно последовательно соединенным конденсаторам вьтрямителей 32-34, соединенных через ключ 36 с встроенным порогом срабатывания типа динистор, и управляемый ключ 37 типа тиристор, управляющий электрод которого через формирователь 38 импульсов подключен к выходу управляемого ключа 39, вход которого соединен с выходом компаратора J7.

Устройство работает следующим образом.

В момент перекидьшания триггера . 22 формирователь 20 или 21 формирует импульс, который включает тиристор 7 или 8. В результате этого в первичной обмотце трансформатора 3 и через щунтирующий эту обмотку конденсатор 9 протекают резонансные токи, величина которых ограничивается эквивалентной нагрузкой на этот трансформатор и обратными диодами 5 и 6„ Эти диоды включаются по автотрансформаторной схеме и позволяют задавать как величину раскачки напряжения на конденсаторе 9, так и величи5

10

пряжение на конденсаторе-фильтра 2. Это позволяет с определенной точностью поддерживать заданное значение выходного напряжения при форсированной зарядке конденсаторного накопителя и при сохранении максимального КПДо

Сравнение средних значений токов диода 6 и тиристора 8, снимаемых датчиками 16 и 19 тока, позволяет определить момент полного заряда емкости накопителя и дать разрешающий сигнал на разряд емкостного накопину обратного напряжения на тиристорах 7 и 8. Конструктивные параметры

.трансформатора выбираются из условия того, чт о в начальный момент источник работает в режиме короткого замыкания и поэтому вторичные обмотки шунтируют первичную. Следовательно, индуктивность рассеяния должна быть такой, чтобы резонансная частота резонансного контура не превьшала критическую, при которой не будет обеспечено время восстановления тиристоров. При полном заряде накопителя источник работает в режиме холос- 15 теля. Это достигается тем, что дат- того хода,чик 16 тока диода 6 подключен к комПри йеременных параметрах нагруз- паратору 17 через интегратор 15 и ки величина эквивалентной индуктивности первичной обмотки трансформатора 3 может изменяться на порядок, 20 что приводит к изменению собственной резонансной частоты контура в нес колько раз и для реализации макси мальной выходной мощности необходимо обеспечить минимальную бестоковую 25 управляемый ключ 39 и формирователь паузу между током диода первой ячей- 38 импульсов, а также задает макси- ки и током тиристора второй ячейки. Это осуш,ествляется следующим образом: сигнал с датчиков 28 и 16 через логический элемент ИЛИ 26 передним фронтом осуществляет стирание предыдущей информации, записанной в интеграторе 24, и задним фронтом осуществляет его запуск. Выходное напряжение с интегратора 24 сравнивает- 35 Формации в данном устройстве прйме- ся с напряжением задания на компара- нены вьтрямители 32-34 по схеме с торе 23, выходное напряжение которо- удвоением напряжения,-которые записы- го по заднему фронту импульса осуществляет переброс триггера. 22 , Следовательно, независимо от собственной частоты колебательного контура мы задает фиксированное значение бестоковой паузы между током диода первой ячейки и током тиристора второй ячейки, что позволяет исключить сквозной срыв источника при максимальной выходной мощности; с выхода сумматора И напряжение, являющееся разностью напряжений задания и выходного сигнала датчика 10 напряжения « конденсатора 9, воздействует на управляющий вход интегратора 24 через сумматор 25, тем самым понижая или

30

сумматор 14, К второму входу компаратора подключен.датчик 19 тока тиристора 8 через интегратор 18. При полном заряде накопителя и равенстве токов диода 6 и тиристора 8 компаратор 17 пёрекидьшается и дает разрешение на включение ключа 37 через

мальную бестоковую паузу за счет увеличения постоянной интегрирования интегратора 24, где велич;-1на сигнала, рассогласования с сум1-1атора 1 1 через логический инвертор 13 и сумматор 14 таЛже определяет момент перекидывания компаратора 17,

Для уменьшения коэффициента транс45

ваются от индивидуальных вторичных обмоток 29-31 и включаются последова- 40 тельно, тем самьм суммируя напряжение каждого конденсатора накопителя. Это позволяет понизить коэффициент трансформации на количество последовательно включенных конденсаторов накопителя, которые включаются параллельно нагрузке 35 Большое количество высоковольтных ключей может включаться при запуске ключа 37, так как при- его включении на последующих происходит скачок напряжения, что позволяет остальные ключи применить со встроенным порогом срабатывания, например динисторы, что упрощает систему управления и повьшает ее надежность.

повьшшя бестоковую паузу, воздействует на вход управляемого вьтря ите- gj ФoDмvлa ля 1 через усилитель 12, который

по нелинейному закону управляет выпрямителем и позводяет при большом сигнале рассогласования понижать на

пряжение на конденсаторе-фильтра 2. Это позволяет с определенной точностью поддерживать заданное значение выходного напряжения при форсированной зарядке конденсаторного накопителя и при сохранении максимального КПДо

Сравнение средних значений токов диода 6 и тиристора 8, снимаемых датчиками 16 и 19 тока, позволяет определить момент полного заряда емкости накопителя и дать разрешающий сигнал на разряд емкостного накопителя. Это достигается тем, что дат- чик 16 тока диода 6 подключен к компаратору 17 через интегратор 15 и

управляемый ключ 39 и формирователь 38 импульсов, а также задает макси- Формации в данном устройстве прйме- нены вьтрямители 32-34 по схеме с удвоением напряжения,-которые записы-

сумматор 14, К второму входу компаратора подключен.датчик 19 тока тиристора 8 через интегратор 18. При полном заряде накопителя и равенстве токов диода 6 и тиристора 8 компаратор 17 пёрекидьшается и дает разрешение на включение ключа 37 через

управляемый ключ 39 и формирователь 38 импульсов, а также задает макси- Формации в данном устройстве прйме- нены вьтрямители 32-34 по схеме с двоением напряжения,-которые записы-

мальную бестоковую паузу за счет увеличения постоянной интегрирования интегратора 24, где велич;-1на сигнала, рассогласования с сум1-1атора 1 1 через логический инвертор 13 и сумматор 14 таЛже определяет момент перекидывания компаратора 17,

Для уменьшения коэффициента трансуправляемый ключ 39 и формирователь 38 импульсов, а также задает макси- Формации в данном устройстве прйме- нены вьтрямители 32-34 по схеме с удвоением напряжения,-которые записы-

ваются от индивидуальных вторичных обмоток 29-31 и включаются последова- тельно, тем самьм суммируя напряжение каждого конденсатора накопителя. Это позволяет понизить коэффициент трансформации на количество последовательно включенных конденсаторов накопителя, которые включаются параллельно нагрузке 35 Большое количество высоковольтных ключей может включаться при запуске ключа 37, так как при- его включении на последующих происходит скачок напряжения, что позволяет остальные ключи применить со встроенным порогом срабатывания, например динисторы, что упрощает систему управления и повьшает ее надежность.

зобретения

для заряда емкостсодержащее управляеплюсовой шиной соединенный с первой обкладкой конденсатора фильтра и средним, первым отводом первичной обмотки трансформатора с отводами, а минусовой 1иной через индуктивности - с второй QQy;n. конденсатора фильтра, с анодами лервого и второго диодов и катодом первого тиристора, диоды лервого и второго тиристоров соедшшны с вторым и третьи 5 отводами первичной обмотки трансформатора, о т л и- ч, а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения массы и габаритов, введены датчики токов второго тиристора, первого и второго диодов, конденсатор, датчик напряжения, первый и второй интеграторы, управляемый интегратор,- два инвертора, элемент ИЛИ, три сумматора, два компаратора, триггер, два формирователя импульсов, трансформатор, выполненный с повьшеиной индуктивностью рассеяния и дополнительными крайними шестым и седьмым отводами первичной обмотки, к которым подключен конденсатор с параллельным ему датчиком напряжения, вы- ход которого соединен с входом пер- вого сумматора, второй вход которого соединен с шиной.задшшя, а выход . соединен через первый инвертор с первым входом второго сумматора, второй вход которого соедшген через первый интегратор с датчиком тока второго диода., а выход - с первым входом первого компаратора, вторым входом соединенного через второй интегратор с датчиком тока второго ти ристора, при этом управляющие электроды тиристоров через схемы форми- рования импульсов соединены с выходами триггера,, вход которого соединен с выходом-второго компаратора, первым входом соединенного сшиной управления, а вторым - с выходом управляемого интегратора, вход управляемого интегратора соедтшен с выходом третьего сумматора, входы которого соединены соответственно с выходами

первого сумматора и первого компаратора, причем входы управляемого интегратора - стирающий непосредственно, запускающий через инвертор соединены с выходом элемента ИЛИ, а его входы - с датчиками токов диодов, причем датчики токов первого и второго диодов включены между их катода- Q ми и четвертым и лятым отводами трансформатора, а датчик тока тиристора включен между катодом и конденсатором фильтра,

2,Устройство по л,, о т л и - 5| чающеёся тем, что трансформатор вьтолнен с зазором в магнитопро- воде, а его N вторичных обмоток подключены к индивидуальным выпрямите, лям, параллельно которым включены 0 конденсаторы, причем нагрузка лодкл10- чена параллельно последовательно сое- дщ1енным конденсаторам через N-J высоковол1ьтньк ключей о

3,Устройство по ПоJ, о т л и ч а- 5 ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем получения выходного сигнала заданной формы, первый высоковольтный клюгч через формирователь импульсов

0 соединен с выходом управляемого ключа, один вход которого соединен с выходом первого компаратора, а другой - с цшюй сигнала включения с

4,Устройство по п.1, о т л и ч а- g ю щ е е с я тем, что для стабилизации вькодного напряжения управляемый выпрямитель соединен с выходом управляемого усилителя, один вход которого соединен с выходом первого

0 сумматора, а другой вход - с шиной управления. ,

5„ Устройство по п.2, о т л и- чающееся тем, что N индиви- 5 дуальных выпрямителей выполнены по схеме удвоения напряжения, а N-2 высоковольтных ключа, начиная со . второго, выполнены со встроенным порогом срабатывания.