Устройство заряда емкостного накопителя Советский патент 1989 года по МПК H03K3/53 H02M7/10 

Изобретение относится к импульсным источникам питания и предназначено дпя заряда емкостного накопителя генератора модных импульсов

Целью изобретения является улучшение энергетических и удельных мас- согабаритных характеристик устройства путем уменьшения неравномерности загрузки источника переменного тока в течение зарядного цикда и уменьшения амплитудного значения зарядного тока по сравнению с его средним значением,

На чертеже представлена схема устройства заряда емкостного накопителя.

Устройство содержит трехфазный источник 1 переменного тока, диоды 2-4, образующие катодную группу, и диоды 5-7, образующие анодную группу, соединенные с обкладками емкостного накопителя 8, Выходные выводы 9-11 трехфазного источника переме1П Ого тока соединены через токоограничива- ющие конденсаторы 12-14 с точками соединения диодов катодной группы и до- полнительных диодов 15-17, другие выводы которых через обмотки 18-20 трехобмоточного дросселя 21 соединены с TO4KaNtH соединения диодов анодной группы с выходными выводами трехфазного источника переменного тока.

Устройство работает следующим o :i- разом.

Полагают, что ток конденсаторов 12-14 в течение одного интервала заря да или разряда остается постоянным, равным среднему значению дпя данного интервала. Это условие примерно выполняется за счет индуктивностей обмоток дросселя 21 и при введении небольшой по величине сглаживающей индуктивности, включаемой последовательно с емкостным накопителем 8о

В процессе заряда емкостного накопителя 8 происходит периодический заряд и разряд конденсаторов 12-14. Заряд происходит под действием линейных напряжений на выводах 9-11 через обмотки 18-20 и дополнительные диоды 15-17, Дпитсльность заряда каждого из конденсаторов примерно равна одной третьей периода, а переход зарядного тока из одной цепи в другую происходит скачком, благодаря магнитной связи между обмотками 18-20 дросселя 21 так как индуктивности обмоток выбираются такими, чтобы в магнитопроводе дросселя 21 создавался непрерывный магнитный поток, В результате магиит

ной связи между обмотками 18-20 при Непрерывном ма гнитном потоке появляется зависимость угла переключения зарядных цепей от изменения напряжения на токоограничивающих конденсаторах 12-14, определяемая выражением

Г

и

кп

- и

HM-t 1 5

5

0

5

где и

ту1

нпи

- амплитуда линейного напряжения источника переменного тока;

-конечное и начальное напря- жение на токоограничивающих конденсаторах в п и п + 1 интервалах заряда; (-р иср - углы соответствующие моментам переключения зарядных цепей в п и п + 1 интервалах заряда, приведенного выражения видно.

Из

5

с

0

0

5

0

что приcpj, ср„,различие напряжений на Конденсаторах в конце п и начале И1гтерваг1ов приводит к возникновению опережающих углов переключения зарядных цепей относительно моментов ее-, тественной коммутации, определяемых равенством мгновенных значений линейных напряжений источника переменного тока. С увеличением разности U,- - возрастают опережающие углы переключения зарядных цепей и, следовательно, уменьшаются средние значения входного напряжения источника и напряжения токоограничивающих конденсаторов на интервале их подключения к зарядной цепи о

В промежутке времени, когда выполняется условие отпирания диода 16, происходит заряд конденсатора 13 под действием линейного напряжения между выводами 9 и 10 по цепи: вывод 9, обмотка 19, диод 16, конденсатор 13, вывод 10 полярностью, указанной на чертеже. Поскольку напряжения на обмотках 18-20 равны между собой, то с увеличением линейного напряжения между выводами 10 и П в момент времени, когда оно будет меньше напряжения между выводами 9 и 10 на величину разности напряжений на конденсаторах 13 и 14, к диоду 16 прикладывается запирающее напряжение, а ток обмотки 19 переходит в обмотку 20 о Начинается заряд конденсатора 14 по цепи: вывод 10, обмотка 20, диод 17, конденсатор 14, вывод 11. При дальнейшем увеличении линейного напряжения между выводами 11 и 9 выполняется условие отпирания диода 15 и происходит заряд конденсатора 12 по цепи: вывод

11,обмотка 18, диод 15, конденсатор

12,вывод 9.

Разряд токоограничивающих конденсаторов 12-14 осуществляется на емкостной накопитель 8 через диоды 5-7 анодной группы, фазные обмотки источника 1 переменного тока и диоды 2-4 катодной группы. Диоды 5-7 анодной группы поочередно включаются в цепь разряда в моменты времени, когда соответствующее напряжение фазных выводов 9-1I наиболее отрицательно. Из диодов 2-4 катодной группы в проводящем состоянии находится ток, который имеет наиболее положительный потенциал анода, определяемый суммой линейного напряжения фазных обмоток источника 1 переменного тока и напряжения на токоограничивающем конденсаторе, включенном последовательно с диодом в цепи разряда. Длительность разряда каждого из конденсаторов 12-14 составляет примерно одну треть периода. Поскольку напряжение токоограни- чивающего конденсатора в процессе разряда на п интервале уменьшается по сравнению с напряжением на кон- денсаторе, подключаемом в п +, 1 интервале, переключение диодов 2-4 катодной группы происходит с опережающим углом относительно моментов естественной коммутации При этом так же, как и в цепях заряда, с увеличением разности напряжений на токоограничивающих конденсаторах 12-14 в конце и начале разряда возрастает угол опережения при включении диодово

В течение времени, когда фазное напряжение вывода 10 наиболее отрица/

тельно, а положительное фазное напряжение вывода 9 совместно с напряжением конденсатора 12 создает на аноде диода 2 наиболее высокий потенциал, открываются диоды 2 и 7. Емкостной накопитель 8 заряжается током по цепи вывод 9, конденсатор 12, диод 2, емкостной накопитель 8, диод 7, вывод 10. Примерно через одну шестую часть периода питающей сети фазное напряжение вывода 11 становится более отрицательным, и ток заряда емкостного накопителя переходит из диода 7 в диод 5, замыкаясь по цепи: вывод 9,

1524163

0

5

конденсатор 12, диод 2, емкостной накопитель 8, диод 5, вывод 11. ЛаннаЯ цепь проводит ток до момента времени . когда возрастающее фазное напряжение вывода 10 совместно с напряжением конденсатора 13 зададут аноду диода 3 наиболее положительный потенциал. С этого момента времени емкосттгой накопитель 8 будет заряжаться по цн- пи: вывод 10, конденсатор 13, диод 3, емкостной накопитель 8, диод 5, вывод 11 и т.д.

К емкостному накопителю 8 на каждом, из интервалов подключения фаз прикладываются средние значения напряжений источника 1 переменного тока и напряжения токоограничивающих конденсаторов 12-14о В начале заряда, ког0 да напряжение иа емкостном накопителе 8 близко к нулю, ток разряда токоограничивающих конденсаторов 12-1 i увеличивается, что приводит к увапиче- нию разности напряжений ,

5 как для зарядных, так и для разрядных цепей. Опережающие углы переключения зарядных и разрядных цепей возрастают, что приводит к уменьшению практически до нуля средних значений напряжений на выходе источника 1 переменного тока и на токоограничивающих конденсаторах 12-14 и, следовательно, к ограничению среднего зарядного тока емкостного накопителя 8

С уменьшением тока разряда конденсаторов 12-14 по мере повышения . напряжения на емкостном накопителе 8 углы опережения моментов естественной коммутации уменьшаются и средние знаQ чения напряжений на выходе источника 1 переменного тока и на токоограничивающих конденсаторах 12-14 возрастают, поддерживая постоянство зарядного тока.

0

5

I

Максимальное напряжение па емкостном накопителе 8 в конце заряда в два раза превышает амплитуду линейного напряжения источника 1 переменного тока.

Формула изобретения

Устройство заряда емкостного накопителя, содержащее трехЛазный источник переменного тока и выпрямитель, состоящий из трех параллельных ветвей, в каждой из которых включены последовательно и согласно по три

7I52A1638

диода, причем аноды и катоды крайнихчающееся тем, что, с целью

диодов, образующих анодную и катод-улучшения энергетических и удельных

ную группы, подключены соответстйен-массога аритных характеристик, доно к первой и второй обкладкам ем-полнительно введен трехобмоточный

костного накопителя, выходные выводыдроссель, каждая из обмоток которого

трехфазного источника переменноговключена в одну из ветвей выпрямитетока соединены через токоограничива-ля между анодом дополнительного диоющие конденсаторы с точками соедине-да и точкой соединения катода диода ния анодов диодов катодной группы и . анодной группы с выходным выводом

катодов дополнительных диодов и не-трехфазного источника переменного

посредственно с катодами диодов дру-тока, причем обмотки дросселя вклюгих ветвей анодной группы, о т л и-чены согласно.

Изобретение относится к импульсным источникам питания и предназначено для заряда емкостного накопителя генератора мощных импульсов. Целью изобретения является улучшение энергетических и удельных массогабаритных характеристик. Устройство заряда емкостного накопителя содержит трехфазный источник 1 переменного тока, диоды 2-4, образующие катодную группу, диоды 5-7, образующие анодную группу, емкостной накопитель 8, выходные выводы 9-11 трехфазного источника переменного тока, токоограничивающие конденсаторы 12-14, дополнительные диоды 15-17, обмотки 18-20 трехобмоточного дросселя 21. Введение трехобмоточного дросселя 21 позволяет снизить неравномерность загрузки источника переменного тока в течение зарядного цикла и уменььшить амплитудное значение зарядного тока по сравнению с его средним значением. 1 ил.