Система заряда накопительного конденсатора Советский патент 1991 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах генерирования мощных импульсов тока.

Цель изобретения - повышение КПД при одновременном повышении надежности работы системы заряда накопительного конденсатора.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема предлагаемой системы; на фиг.2-19 - эквивалентные схемы отдельных электрических цепей системы.

Система заряда накопительного конденсатора содержит трехфазный источник 1 питания с первой, второй и третьей выходными шинами 2, 3 и 4. Первая выходная шина 2 источника 1 питания подключена к первой обкладке первого конденсатора 5, вторая выходная шина 3 - к первой обкладке второго конденсатора 6, а третья выходная шина 4 - к первому выводу линейного дросселя 7. Второй вывод первого конденсатора 5 соединен с анодом первого диода 8, катод которого соединен с первой обкладкой третьего конденсатора 9 и катодом второго диода 10. Анод диода 10 соединен с второй обкладкой второго конденсатора б и катодом третьего диода 11, анод которого соединен с анодом четвертого диода 12 Катод диода 12 соединен с анодом первого диода 8. В состав системы входят также пятый диод 13, анод которого соединен с катодом шестого диода 14, анодом соединенного с второй обкладкой третьего конденсатора 9, седьмой диод 15, четвертый и пятый конденсаторы 16 и 17 Второй вывод линейного дросселя 7 соединен с анодом четвертого диода 12 и через четвертый конденсатор 16 с катодом первого диода 8, а первый вывод линейного дросселя 7 через пятый конденсатор 17 - с анодами пятого и седьмого диодов 13 и 15 Катод седьмого диода 15 соединен с первой обкладкой первого конденсатора 5. Катод пятого диода 13 соединен с первой обкладкой второго конденсатора 6.

Система заряда накопительного конденсатора работает следующим образом

сл

ю

о ел

нет

Пусть в исходный момент времени напряжение на выходных шинах 2 и 4 источника 1 равно нулю, а затем начинает возрастать по абсолютной величине, причем положительный потенциал приложен к шине 4. При этом линейные напряжения шин 2 и 3, 3 и 4 равны по абсолютной величине, но линейное напряжение шин 2 и 3 имеет отрицательное, а шин Зи4 - положительное значения.

Для наглядности объяснения циклического изменения структуры системы в процессе заряда конденсатора 9 электромагнитные процессы на отдельных временных интервалах иллюстрируются фрагментами схем. При этом необходимо учитывать, что емкости конденсаторов 5, б, (16 и 17 выбраны одинаковыми, а емкость конденсатора 9 значительно больше. Так как электромагнитные процессы в рассматриваемой схеме существенно нелинейны, а структура цепей заряда многократно изменяется, рассмотрим, в основном, их качественную картину.

Считаем, что в исходном состоянии все конденсаторы разряжены.

В устройстве можно выделить три группы каналов:

1)каналы передачи энергии от источника в конденсаторы 5, 6, 16 и 17;

2)каналы передачи энергии от источника, конденсаторов 5.6,16и 17 в заряжаемый конденсатор 9;

3)каналы передачи энергии от конденсаторов 5, 6, 16 и 17 в заряжаемый конденсатор 9.

Через каналы первой группы по цепям согласно фиг.2-7 осуществляется заряд конденсаторов 17, 5 и 6 от источника 1 в установившемся режиме до амплитудного значения линейного напряжения источника 1, а конденсатора 16 - до удвоенного амплитудного значения линейного напряжения источника 1.

Через каналы второй группы по цепям согласно фиг.8-15 осуществляется передача энергии от источника 1 и конденсаторов 5, 6, 16 и 17 в заряжаемый конденсатор 9, Передача энергии через каналы согласно фиг.8 и 9 осуществляется до тех пор, пока напряжение на конденсаторе 9 не достигнет амплитудного значения линейного напряжения источника 1.

Передача энергии через каналы согласно фиг, 10 и 11 осуществляется до заряда конденсатора 9 до удвоенного амплитудного значения линейного напряжения источника 1. Передача энергии через каналы согласно фиг.12-15 осуществляется до тех пор, пока напряжение на конденсаторе 9 не

достигнет утроенного амплитудного значения линейного напряжения источника 1.

Кроме того, через каналы третьей группы по цепям согласно фиг. 16-19 осуществляется передача энергии от конденсаторов 5, 6, 16 и 17 в заряжаемый конденсатор 9. Передача энергии через каналы согласно фиг. 16-18 осуществляется на временном интервале, пока конденсатор 9 не зарядится

0 до амплитудного значения линейного напряжения источника 1, а через канал согласно фиг.8 - на временном интервале до заряда конденсатора 9 до утроенного значения линейного напряжения источника 1.

5 В процессе заряда конденсаторов 5, 6, 16 и 17 и передачи энергии в заряжаемый конденсатор 9 (при работе первой и второй групп каналов) загружены все три фазы источника 1 (при соединении обмоток источни0 ка 1 по схеме треугольника), что практически исключает несимметрию токов фаз источника, все три линии нагружаются одинаково, поэтому мощность несимметрии фазовых токов источника и мощность искажений ис5 точника близки к нулевому значению.

В результате протекания тока источника по рассмотренным каналам через конденсатор 9 напряжение на его обкладках увеличивается. Передача энергии в конден0 сатор 9 осуществляется (с разделением по уровням) по двенадцати каналам:

до напряжения, равного амплитудному значению линейного напряжения источника 1, - через каналы согласно фи.г.8, 9, 16,

5 17 и 18;

до напряжения, равного удвоенному амплитудному значению линейного напряжения источника 1, - через каналы согласно фиг.Юи 11;

0 до напряжения, равного утроенному амплитудному значению линейного напряжения источника 1, - через каналы согласно фиг.12, 13, 14, 15 и 19.

Таким образом, в случае заряда конден5 статора 9 от источника 1 через выпрямитель- но-умножительный агрегат, выполненный согласно фиг. 1, при том же доходном нап ряжении, что и в базовом объекте-прототипе, отпадает надобность в выполнении конден0 сатора 9 в виде двух конденсаторов, число вентилей сокращается, а потери в системе уменьшаются.

Формула изобретения Система заряда накопительного кон5 денсатора, содержащая трехфазный источник питания с первой, второй и третьей выходными шинами, первая выходная шина которого подключена к первому выводу первого конденсатора, вторая выходная шина- к первому выводу второго конденсатора,

третья выходная шина - к первому выводу линейного дросселя, второй вывод первого конденсатора соединен с анодом первого диода, катод которого соединен с первым выводом третьего конденсатора и катодом второго диода, анод которого соединен с вторым выводом второго конденсатора и катодом третьего диода, анод которого соединен с анодом четвертого диода,-катод которого соединен с анодом первого диода, пятый диод, анод которого соединен с катодом шестого диода, анод которого соединен с вторым выводом третьего конденсатора,

0

седьмой диод, четвертый и пятый конденсаторы, отличающаяся тем, что, с цепью повышения КПД при одновременном повышении надежности ее работы, второй вывод линейного дросселя соединен с анодом четвертого диода и через четвертый конденсатор с катодом первого диода, первый вывод линейного дросселя соединен через пятый конденсатор с анодами пятого и седьмого диодов, катод седьмого диода соединен с первым выводом первого конденсатора, катод пятого диода соединен с первым выводом второго конденсатора.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано например, в устройствах генерирования мощных импульсов тока. Цель изобретения - повышение КПД при одновременном повышении надежности работы системы заряда накопительного конденсатора Поставленная цепь реализуется за счет выполнения накопительного элемента в виде одного конденсатора 9, а не разделенного на отдельные секции при обеспечении многоступенчатого циклического заряда конденсатора 9 через диоды 8, 12, 11. 10. 13 и 15 19 ил

п

-нз

фиг.2

15

фиг.-1

Щиг.З

фиг Л

фиг. б

12 8 Ш

11 10

W&

9

ТЗ 1k

14-44

фиг. в

фиг. 5

Фиг.7

12 в ЪШ

// 10 &№

7J /4

I4-H4

Фиг. 9

фи&18

Фиг 17

Фиг 19