Система заряда накопительного конденсатора Советский патент 1989 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в импульсных потребителях электрической энергии.

Цель изобретения - уменьшение Н Е- симметрии токов трехфазного источника переменного напряжения, улучшение удельных массогабаритных показателей за счет обеспечения более равномерной загрузки фаз.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг,2 (а,б) - алгоритм работы блока управления; на фиг,3 (а-ж) - эквивалентные схемы зарядп конденсаторов.

Система заряда накопительного конденсатора содержит трехфазный источ-- ник 1 переменного напряжения, первая клемма 2 которого соединена с первой обкладкой первого и второго конденсаторов 3 и 4, вторая обкладка первого конденсатора 3 соединена с катодом первого диода 5, анод которого соединен со второй клеммой 6 источника 1 переменного напряжения, третья клемма 7 Которого соединена с катодом второго диода 8, анод которого соединен со второй обкладкой второго конденсатора 4, анод первого .диода соединен с первой обкладкой третьего когнденса- тора 9, вторая обкладка которого соединена с анодом первого и второго тиристоров 10 и llj катод первого тиристора 10 соединен с -первой обкладкой четвертого конденсатора 12, вторая, обкладка которого соединена с первой обкладкой пятого конденсатора 13 первая обкладка шестого конденсатора 14-соединена с катодом третьего и четвертого тиристоров 15 и 16, анод третьего тиристора 15 соединен с первой обкладкой четвертого конденсатора 12, седьмой конденсатор 17, блок.18 управления, первый, второй и третий входы 19-21.которого соответственно соединены с первой, второй и третьей клеммами 2, б, 7 трехфазного источника переменного напряжения первый, второй, третий, четвертый вы- ходы 22-25 блока управления соединены соответственно с управляющим электродом первого, второго, третьего, четвертого тиристоров 10, 11, 15, 16, симистор 26, включенный между третьей клеммой 7 трехфазного источника 1 переменного напряжения и первой обкладкой седьмого конденсатора 17, вторая обкладка которого сс единена с ано

0

5

0

5

0

35

40

45

5

дом первого диода 5, катод которого соединен с анодом второго тиристора 11, катод которого соединен с первой обкладкой пятого конденсатора 13, вторая обкладка которого соединена с анодом четвертого тиристора 16, катод которого соединен с анодом второго диода 8, первая обкладка шестого конденсатора 14 соединена с анодом второго диода 8, а вторая обкладка - с первой обкладкой седьмого конденсатора 17, пятый выход 27 блока 18 управления соединен с управляющим электродом симистора 26,

Устройство работает следующим об- разом.

.Для раскрытия принципа действия схемы системы и упрощенного показа физических процессов, протекающих в ней, рассмотрим работу этой системы в режиме ее холостого хода.

Источником электрической энергии сл-ужит источник 1, обмотки которого могут быть соединены по схеме треугольник или звезда, напряжения на клеммах 2, 6, 7 образованы трехфазной последов.ательностью и сдвинуты на 120 эл.град. друг относительно друга. Пусть в исходный момент времени линейное напряжение клемм -2 и 6 равно нулю и начинает возрастать по абсрлют- Ной величине, причем положительный приложен к клемме 6. При этом линейные напряжения клемм 7 и 2, 6 и 7 равны по абсолютной величине, но ли- нейноб напряжение клемм 7 и 2 имеет отрицательное, а клемм 6 и 7 - положительное значение, как это показано на фиг,2а, Конденсатор 3 при увеличении напряжения по закону синуса через диод 5 заряжается до амплитуды линейного напряжения клемм 2 и 6 по цепи клемма 6 - диод 5 - конденсатор

3- клемма 2 - клемма 6 (фит,За), Этот заряд длится 90 эл„град. и завершается в момент, когда линейное напряжение клемм 6 и 2 достигнет своего амплитудного значения U-r . По окончании заряда, когда линейное напряжение .клемм 6 и 2 начнет убывать, диод 5 запирается и предотвращает разряд конденсатора 3 на источник 1 Через 120 эл.град, от выбранного начала отсчета, когда потенциал клеммы 2 станет больше потенциала клеммы 7, начинается заряд увеличивающимся напряжением клемм 2 и 7 конденсатора

4по цепи клемма 2 - конденсатор 4 диод 8 - клемма 7 - клемма 2 (фиг.Зб), Этот заряд завершается через 210 эЛоГрад. от начала отсчета, когда линейное напряжение клемм 2 и 7 достигнет своего амплитудного значения -гд. По окончании заряда, когда линейное напряжение клемм 2 и 7 начинает убывать, диод 8 запирается и предотвращает разряд конденсатора 4 на источник.

Через 240 эл.град, от выбранного начала отсчета, когда потенциал клеммы 7 станет больше потенциала клеммы 6, по сигналу блока управления (фиг,26) отпирается симистор 26 и начинается заряд конденсатора 17 возрастающим линейным напряжением клемм 7 и 6 по цепи клемма 7 - симистр 26 - конденсатор 17 - клемма 6. - клем1ма 7 (фиг.3в.)в Этот процесс заверщйтся через 330 эл.град, от начала отсчета. В этот момент конденсатор 17 зарядится до амплитуды линейного напряжения клемм 7 и 6 и симистр 27 по- гаснет естественным путем, предотвращая разряд конденсатора,17 на источт ник. На фиг,26 показано,;в какие моменты времени блок 18, фазового управ

223846

го амплитудного значения U, а диод 8 запирается и предотвращает разряд конденсатора на источник. Эти процессы периодически будут повторяться.

Через 600 , от начала отсчета по сигналу блока управления вентилями (фиг,56) отпирается симистор 26 и вновь начинается заряд конденсатора

10 18 возрастающим линейным напряжением клемм 6 и 7 по цепи клемма 7 - симистор 26 -. конденсатор 17 - клемма 6 - клемма 7. (фиг.Зв),.Заряд конденсатора 17 завершается через 690 эл.град.,

15 когда линейное напряжение клемм 7 и 6 достигнет амплитудного значения. Далее эти процессы повторяются цикличес- , ки. .

Симистор 26 погаснет естественным

20 путем, предотвращая разряд конденсатора 17 на источник.

Через 480 эл.град, по сигналу блока управления (фиг„2Ь) открывается сймистор 26 (но в противоположном на25 правлении У и начинается заряд конденсатора 9 под действием возрастающего суммарного напряжения клемм 2 и 7, а также напряжений заряженных конденсаторов 3 и 17 (фиг,Зд) по цепи клем

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в импульсных потребителях электрического энергии. Цель изобретения - уменьшение несиметрии токов трехфазного источника переменного напряжения, улучшение удельных массогабаритных показателей - достигается путем более равномерной загрузки фаз. В процессе работы заряд конденсаторов 4, 13 и 17 происходит каждый период. Накопленную энергию источника они отдают в конденсаторы 9 и 14 - один раз за два периода со сдвигом фазы. Конденсаторы 9 и 14 заряжают конденсатор 12 один раз через четыре периода. Зарядный импульс в конденсаторе 13 формируется также один раз в четыре периода, но со сдвигом относительно зарядного импульса конденсатора 12 на два периода. В результате этого за много периодов изменения питающего напряжения напряжение на конденсаторе 13 достигнет значения, равного 14 U_Mл, где U_Mл - амплитудное значение линейного напряжения. 3 ил.

ления генерирует импульсы, передавае- 30 ма 2 - конденсатор 3 - конденсатор 935

мыв на соответствующие тиристоры, номера которых указаны на.временных диаграммах о

Спустя 360 эл.град, от выбраннб- го начала отсчета начинается заряд конденсатора 14 под действием. cjfM- марного напряжения клемм 6 и 2, а также напряжений заряженных . конденсаторов 4 и 17 по цепи клемма 6 --конденсатор 17 - конденсатор 14 - конден- Q нием клемм 7 и 6 по цепи клемма 7 - сатор 4 - клемма 2 - клемма 6 (фиг.Зг), симистор 26 - конденсатор 17 - клемконденсатор. 17 - симистор 26 - клемма 7 - клемма 2, Этот заряд закончится через 930 элоград, от начала отсч та.

Через 960 эл.град. от выбранного начала отсчета по сигналу блока управления (фиг,26) вновь отпирается симистор 26 и начинается заряд конденсатора 17 возрастающим напряжеПри этом через 450 эл,град, от вы--, бранного начала отсчета конденсатор 14 зарядится до утроенного значения амплитуды линейного напряжения. После д первого зарядного цикла, длящегося в течение первого периода изменения; питающего напряжения, будет происходить заряд конденсаторов 13 и 14 периодически по ранее рассмотренным цепям

Через 48О эл.град,, когда потенциал клеммы 2 станет вновь положительным, начинается заряд конденсатора 4 увеличивающимся напряжением клемм 2 и 7.по цепи клемма 2 конденсатор 4 - диод 8 - клемма 7 - клемма 2 (фиг,3б), Этот процесс завершится.через 570 эл,град,, при этом линейное напряжение клемм 2 и 7 достигнет сво.ема 6 - клемма 7 (фиг,3в). Заряд конденсатора 17 завершится через 1050 эл.град,, когда линейное напряжение клемм 7 и 6 достигнет амплитудного значения и симистор 26 погаснет естественным путем, предотвращая разряд конденсатора 17 на источник,

Через 1140 эл.град., когда потен- CQ циал клеьшы 7 относительно клеммы 6 станет положительным, по сигналу бло ка управления (фиг,26) отпираются ти ристоры. 15 и 11 и симистор 26 и начинается заряд конденсатора 12

ее (фиг,За) по цепи клемма 6 - конденсатор 9 - тиристор 11 - конденсатор 12 - тиристор 15 - конденсатор 14 - снмистор 26 - клемма 7 - клемма 6, Через 1230 эл.град, конденсатор 12

35

Q нием клемм 7 и 6 по цепи клемма 7 - , симистор 26 - конденсатор 17 - клемконденсатор. 17 - симистор 26 - клемма 7 - клемма 2, Этот заряд закончится через 930 элоград, от начала отсчета.

Через 960 эл.град. от выбранного начала отсчета по сигналу блока управления (фиг,26) вновь отпирается симистор 26 и начинается заряд конденсатора 17 возрастающим напряже Q нием клемм 7 и 6 по цепи клемма 7 - , симистор 26 - конденсатор 17 - клемд

ма 6 - клемма 7 (фиг,3в). Заряд конденсатора 17 завершится через 1050 эл.град,, когда линейное напряжение клемм 7 и 6 достигнет амплитудного значения и симистор 26 погаснет естественным путем, предотвращая разряд конденсатора 17 на источник,

Через 1140 эл.град., когда потен- CQ циал клеьшы 7 относительно клеммы 6 станет положительным, по сигналу блока управления (фиг,26) отпираются тиристоры. 15 и 11 и симистор 26 и начинается заряд конденсатора 12

(фиг,За) по цепи клемма 6 - конденсатор 9 - тиристор 11 - конденсатор 12 - тиристор 15 - конденсатор 14 - снмистор 26 - клемма 7 - клемма 6, Через 1230 эл.град, конденсатор 12

зарядится до значения суммарного на- пряжения клемм 7 и 6, а также заряженных конденса торов 9 и 14, . до напряжения. 711 , После окончания заряда тиристоры 15 и 11 и сймис- тор 26 погаснут естественным путем.

Через 720 эл.град, после начала заряда конденсатора 12, т.е, через 1860 эл.град, от начала отсчета, да потенциал клеммы 6 относительно клеммы 7 станет положительным, с блока управления 18 (.фиг,26) выдается управляющий сигнал на тиристоры 10 и 16 и симистор 26 и начинается процесс заряда конденсатора 13 (фиг.З) по цепи клемма 6 - конденсатор 9 - тиристор 10 - конденсатор 12 - конденсатор 13 - тиристор 16 - конденсатор 14 - симистор 26 - клемма 7 - клем- 20 ма 6,,

Таким образом, как следует из анализа фиг,2б и фиг,3, заряд конденсаторов 4, 13 и 17 происходит каждый период. Накопленную ими энергию источ-25 ника они отдаю,т. в конденсаторы 9 и 14 - один раз за два периода со сдвигом по фазе. Конденсаторы 9 и 14 заряжают конденсатор 12 один раз через ч етыре периода Зарядный же импульс зо в конденсатор 13 формируется также один раз в четыре периода, но со сдвигом относительно зарядного импуль.са конденсатора 12 на два периода При зтом амплитуда зарядного импульса бу- : дет равна lAir или 23,811 В результате этого за много периодов изменения питающего напряжения, напряжение на. конденсаторе 13 достигнет значения, равного или 23,81Т . .Q

Формула изобретения

Система заряда накопительного конденсатора, содержащая трехфазный д источник переменного напряжения, первая клемма которого соединена с первой обкладкой первого и второго конденсаторов, вторая обкладка первого конденсатора соединена С катодом пер- Q вого диода, анод которого соединен с

35

j 0

о Q

Q

5

второй клеммой источника переменного напряжения, третья клемма которо-. го соединена с катодом второго диода, анод которого соединен с второй об-- кладкой второго конденсатора, анод первого диода соединен с первой обкладкой третьего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с анодом первого и 1зторого тиристоров, катод первого тиристора соединен с первой обкладкой четвертого конденсатора, вторая обкладка которого соединена с. первой обкладкой пятого конденсатора, первая обкладка шестого конденсатора соединена с катодом третьего и четвертого тиристоро.в, анод третьего тиристора соединен с первой обкладкой четвертого конденсатора, седьмой конденсатор, блок управления, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с первой, второй и третьей клеммами трехфазного источника переменного напряжения, первый, второй, третий, четвертый выходы блока управления соединены соответст - венно с управляющими электродами первого, второго, третьего, четвертого тиристоров, о т д и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения несим - метрии токов трехфазного источника переменного напряжения,, улучшения удельных массогабаритшлх показателей, в него введен симистр, включенный между третьей клеммой трехфазного источ-- иика переменного напряжения и первой обкладкой седьмого конденсатора, вторая обкладка которого соединена с анодом первого диода, катод которого соединен с анодом второго тиристора, катод которого соединен с первой обкладкой пятого конденсатора, вторая обкладка которого соединена с анодом четвертого тиристора, катод которого соединен с анодом в горого диода, первая обкладка шестого конденсатора соединена с анодом второго диода, а вторая обкладка - с первой обкладкой седьмого конденсатора, пятый выход блока управления соединен с управляющим электродом симистра.

y

iuo

1 I i i f i i

Ш 1бО mo mo mo Ш fgso

hi h I h

trir b I) /7 li

271/727

27

27

27 Ho 27W S

Jf

.1522384

Oft

I h

I) /7 li

27

-3tf

27 i 27W

I5,il Фиг 2

Номера деитипеи