Импульсный источник питания Советский патент 1989 года по МПК H02M9/04 H03K3/53 

//

;о

N)

4

00 Од

Изобретение огч сигся к имиулр.с- ной технике и можеi быть ИСПОЛЬЗОБЗ- но для питания рачличных нмпульсн1.1х электрофизических нагрузок.

Цель H3o6peieiH H - повьпиение надежности питания нагрузки при ложном включении зарядного тиристорного ключа, что достигается нведением датчика перехода напряжения через ноль.

На чертеже представлена схе-ма импульсного источника питания.

Импульсный источник питания содержит источник 1 напряжения, соединенный с последовательно включенными сглаживающим реактором 2, зарядным реактором 3, зарядным тиристорным ключом А и основным емкостным накопителем 5, параллельно которому подключен датчик 6 напряжения, первую 7 и вторую 8 шины для подключения нагрузки 9, тиристорный ключ 10, параллельный зарядному реактору 3, промежуточный емкостный накопитель 11, параллельный источнику 1 напряжения и сглаживающему реактору 2, разрядный коммутатор 12, включенный между основным емкостн1.1м накопителем 5 и первой шиной 7 подключения нагрузки 9, элемент ИЛИ 13, первый вход ко торого подключен к выходу датчика 1Д перехода напряжения через нуль, включенному параллельно промежуточному емкостному накопителю 11, второй вход - к выходу датчика 6 напряже- ния, а выход - к управляющему входу тиристорного ключа 10.

Источник питания работает следующим образом.

В исходном рабочем режиме среднее значение напряжения на промежуточном накопителе 11 равно, если не учитывать падения напряжения на омическом сопроти.нпении обмотки сглаживаю1цего реактора 2, напряжению источника 1. При включении зарядного тиристорного ключа 4 начинается заряд основного емкостного накопителя 5 от промежуточного емкостного накопителя 11 через зарядный реактор 3. Емкость промежуточного накопителя 11 выбирается значительно больше емкости основного накопителя 5, поэтогту последний заряжается практически до двойного напряжения источника 1.

При этом зарядный тиристорньн ключ А выключается и к нему прикладывается отрицательное напряжение, равное по величине напряжению источника 1. Г. iieKc Topdi f задержкой bptMt;- ни после окончлни.ч з:1ряда основного емкостного накопителя 5, необходи- гюй дли носстанс)иления 3aiuipaioi nix 1;войс 1 в ча)ядного тиристорно г о ключа 4, гж. почаетс-ч разрядный коммутатор 12, и происходит разряд основного емкостног 5 накога1теля 5 на нагрузку 9. После окончания разряда основного емкостного накопителя 5 через интервал, не меньший времени, необходимого для восстанош1ения за- пираю(дих свойств разрядног о коммутатора 12, включается зарядный тиристорный ключ 4. В дальнейшем процессы повторяются в соответствии с изложенным.

Параметры сгл аживакице го реактора 2 и промежуточного емкостного накопителя 11 выбираются так, чтобы выполнялось условие

п Сп Т„,

где L - индуктивность сглаживающего реактора 2;

Ср - емкость промежуточного емкостного накопителя 1Ij Т - период повторения разрядов основного емкостного накопителя 5.

При вьпюлнении указанного условия через сглаживающий реактор 2 протекает практически постоянный ток Если во время заряда основного емкостного накопителя 5 напряжение на его зажимах достигает заданной величины, датчик 6 уровня зарядного нал- ряжения формирует импульс, поступаю- пшй на управляю11Ц1Й вход тиристорного ключа 10 через двухвходовый элемент ИЛИ 13. Тиристорный ключ 10 включается, а зарядный тиристорный ключ 4 под действием разности напряжений основного 5 и промежуточного 11 емкостных накопителей выключается. Заряд основного емкостного накопителя прекращается, и напряжение на нем остается неизменным до включения раз оядного коммутатора 12.

Быстропротекакиций разряд основного емкостного накопителя 5 на нагрузку 9 является источником интенсивных помех для цепей управления тиристор- ными ключами, способных вызвать ложное включение во время разряда, в частности, зарядного тиристорного ключа 4.

При включении зарядного тиристор)- ног(1 ключа 4 во преь1Я рачряда основного емкостного накопителя 5 обрлчу- ется аварийный контур: промежуточный накопитель 11 - зарядный реактор 3 - зарядный тиристорный ключ 4 - разрядный коммутатор 12 - нагрузка 9.

Происходит перезаряд промежуточного емкостного накопителя II и нарастание тока в зарядном реакторе 3. При разряде промежуточного емкостного накопителя II до нуля, при этом ток зарядного реактора 3 максимальный, на тиристорном ключе появляется положительное напряжение и, соответ- .ственно, условия для ег о включения. Датчик 14 перехода напряжения через нуль формирует импульс, которьпй поступает на управляющий вход тиристор ного ключа 10 через двухвходовьгй элемент ИЛИ 13.

Тиристорный ключ 10 включается и замыкает на себя ток зарядного ре-, актора 3, а зарядный тиристорный ключ 4 выключается. Для обеспечения уверенного его запирания импульс с Датчика 14 перехода напряжения через нуль поступает на элемент ИЛИ 13 с некоторой задержкой, достаточной для перезаряда промежуточного емкостного накопителя 1I до некоторого отрицательного напряжения, не меньшем чем

|и,

I г te

н I 1 -р- п

где 1 ток сглаживающего реактора; tj - время восстановления запирающих свойств зарядного тиристорного ключа 4. После включения тиристорного ключа 10 ток в контуре реактор 3 - тиристорный ключ 10 изменяется в соответствии с выражением

--tiJ 1 I е ,

где I - ток в реакторе 3 в момент

включения тиристорного ключа 4; f Lj/r;

L - индуктивность реактора 3} г - суммарное сопротивление контура: реактор 3 - тиристорный ключ 10.

Если «Г 77 I, что характерно для мощных устройств питания импульсной нагрузки, работающих с малыми Т, в реакторе 3 за время проводимости тиристорного ключа 10 рассеивается не5Ь

чначительная часть накогшенной чь;ер- гии. Таким образом, ток реактора 3 можно считать неизменным. Промежуточный емкостный накопитель 1I, при

этом, заряжается током сглэ.жнваю 11а го

реактора 2 до положительного напряжения ,

Включение тиристорного ключа 10 должно произойти при напряжении на емкостном накопителе 11 не более чем

IU.

bii-iOiSfi: vyc)i

Спг

15

Б противном случае зарядный тирис20

25

30

торный ключ 4 с приходом очередного запускаю дего импульса не включится, так как промежуточный емкостный накопитель 11 не успеет перезарядиться до положительного напряжения.

При выполнении указанного условия включается зарядный тиристорный ключ 4, а тиристорный ключ 10 выключается. Ток, протекакждай в зарядном реакторе 3, заряжает основной емкостный накопитель 5. Поскольку промежуточный накопитель 11 практически разряжен, заряд основного накопителя 5 осуществляется за счет энергии реактора 3.

При С р С ц количество энергии, накопленной в зарядном реакторе 3, больше, чем требуется для заряда основного емкостного накопителя 5. Основной емкостный накопитель 5 заря- 35 жается до заданного напряжения, и датчик 6 формирует импульс для включения тиристорного ключа 10. Ток в реакторе 3 уменьшается за счет передачи энергии в основной емкостный накопитель 5, а затем замыкается на тиристорный ключ 10, оставаясь практически неизменным до очередного включения зарядного тиристорного ключа 4. В дальнейщем при каждом включении зарядного тиристорного ключа 4 в основной емкостный накопитель 5 передается энергия от разяд- ного реактора 3 и промежуточного емкостного накопителя II. Причем, количество энергии, передаваемой от промегкуточного емкостного накопителя 11, возрастает по мере его заряда а количество энергии, передаваемой от зарядного реактора 3, уменьшается по мере его разряда. Пока ток в реакторе 3 не уменьшиться до нулевого значения, т.е. вся энергия, накопленная в нем при разряде промежуточ40

45

50

55

ного емкостного накопителя 11, не перейдет в основной емкостный накопитель 5, заряд основного емкостного накопителя 5 будет прерываться вклю- чением тиристорного ключа 10 по сигналу с датчика 6 уровня зарядного напряжения.

Формула изобретения

Импульсный источник питания, содержащий источник напряжения, параллельно которому включены последовательно соединенные сглаживающий ре- актор, зарядный реактор, эарядньй тиристорный ключ, основной емкостный накопитель с параллельно ему включенным датчиком напряжения, первую и вторую шины для подключения наг- рузки, тиристорный ключ, включенный параллельно зарядному реактору и

встречно с зарядным тиристорным ключом, параллельно источнику напряжения и сглаживающему реактору включен промежуточный емкостный накопитель, о тл и ч аю1ди и с я тем, что, с целью повышения надежности питания нагрузки при ложном включении зарядного тиристорного ключа, введены разрядный коммутатор, элемент ИЛИ и датчик перехода напряжения через нуль, подключенный параллельно промежуточному емкостному накопителю, а выходом соединенный с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу датчика напряжения, а выход - к управлякщему входу тиристорного ключа, параллельно основному емкостному накопителю включены первая и вторая шины для подключения нагрузки, причем первая через разрядный коммутатор.

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к области электропитания различных импульсных электрофизических нагрузок. Целью изобретения является повышение надежности питания нагрузки при ложном включении разрядного тиристорного ключа. Импульсный источник питания содержит источник 1 напряжения, сглаживающий реактор 2, зарядный реактор 3, зарядный тиристорный ключ 4, основной емкостный накопитель 5, датчик 6 напряжения, первую 7 и вторую 8 шины для подключения нагрузки 9, тиристорный ключ 10, промежуточный емкостный накопитель 11, разрядный коммутатор 12. Введение элемента ИЛI 13 и датчика 14 перехода напряжения через ноль позволяет принудительно выключать зарядный тиристорный ключ 4 при его ложном включении и соответственно повысить надежность импульсного источника. 1 ил.