Устройство для заряда конденсатора Советский патент 1992 года по МПК H03K3/53 

8J

И

rvsЈ

8

а

w

п

ф

л

Е

в

Изобретение относится к электротехнике, в частности к импульсной технике, и может использоваться для питания импульсных оптических квантовых генераторов, конденсаторных сварочных машин и импульсных радиотехнических установок,

Известно устройство для заряда конденсатора, предназначенное для работы в режиме с постоянством мощности, потребляемой от питающей сети и содержащее два трехфазных выпрямителя, зарядный дроссель и обходной вентиль, включенный параллельно одному из выпрямителей к дросселю.

Недостатком указанного устройства является большое колебание мгновенного значения мощности при малых периодах заряда конденсатора, близких по длительности к периоду напряжения питающей сети.

Известны устройства для заряда конденсатора, содержащее источник постоянного напряжения, регулятор, накопительный, конденсатор и импульсную нагрузку, подключенную параллельно накопительному конденсатору

Недостатком этого устройства для заряда конденсатора я в ляется наличие емкостных фильтров на входе и выходе регулирующего органа, которые при допустимых условиях надежности работы схемы значениях емкости конденсаторов фильтров не обеспечивают постоянства мощности, потребляемой от источника питания

Наиболее,близким к предлагаемому является устройство для заряда конденсатора, содержащее источник постоянного напряжения, накопительный конденсатор, импульсную нагрузку, подключенную параллельно накопительному конденсатору, регулятор, состоящий из инвертора тока, . первого трансформатора, первого дросселя, первого выпрямителя и второго дросселя, причем положительный вывод инвертора тока соединен с положительным выводом источника питания, положительный вывод первого выпрямителя через второй дроссель подключен к первой обкладке накопительного конденсатора, а отрицательный вывод первого выпрямителя подключен к второй обкладке накопительного конденсатора, выводы переменного тока первого выпрямителя через первый дроссель и первый трансформатор соединены с выводами переменного тока инвертора тока.

Недостатком известного устройства для заряда конденсатора является плохое использование напряжения источника постоянного напряжения и конденсаторов накопителя, что требует для достижения постоянства мощности потребляемой от сети установки согласующих трансформаторов.

Цель изобретения - увеличение КПД за счет повышения эффективности использования источника постоянного тока.

На чертеже представлена электрическая схема устройства для заряда конденсатора.

К положительному выводу источника 1 постоянного напряжения подключен положительный вывод инвертора 2 тока. Выводы переменного тока инвертора 2 тока через

первый трансформатор 3, первый дроссель 4 соединены с выводами переменного тока первого выпрямителя 5. Положительный вывод первого выпрямителя 5 через второй дроссель б подключен к первой обкладке

накопительного конденсатора 7, к которому подключена импульсная нагрузка 8. Отрицательный вывод источника 1 постоянного напряжения соединен с обкладкой второго конденсатора 9 и отрицательным выводом

инвертора 10 напряжения, положительный вывод которого соединен с другой обкладкой конденсатора 9 и отрицательным выводом инвертора 2. Выводы переменного тока инвертора 10 через второй трансформатор

11 соединены с выводами переменного тока второго выпрямителя 12. Положительный вывод выпрямителя 12 соединен с первой обкладкой конденсатора 7. отрицательные выводы выпрямителей 5 и 12 объединены и

подключены к второй обкладке конденсатора 7

Устройство для заряда конденсатора работает следующим образом.

В момент разряда накопительного конденсатора 7 напряжение на нем снижается до минимального уровня Одновременно уменьшается напряжение на выпрямителе 12 на втором трансформаторе 11, на инверторе 10 напряжения и на конденсаторе 9.

Практически все напряжение источника 1 постоянного напряжения приложено к вы- йодам постоянного тока инвертора 2. Последний в этом режиме работает с загрузкой В, близкой к единице, т.е. ток

емкости коммутирующего конденсатора инвертора тока близок к току на выходе инвертора 2 тока. Входное сопротивление инвертора тока 2 имеет максимальное значение i

Rm - a2Xc/(n2 n cosp((1-B ( + 1). где а - схемный коэффициент:

Хс - реактивное сопротивление комму тирующего конденсатора инвертора тока1

n - коэффициент трансформации первого трансформатора:

В - загрузка инвертора тока;

р- угол сдвига фазного тока выпрямителя. . .5

За счет большого значения сопротивления ROT обеспечивается заданное значение тока от источника 1. В процессе заряда накопительного конденсатора 7 увеличивается напряжение выпрямителей 5 и 12. 10 Загрузка инвертора 2 тока по мере заряда конденсатора 7 уменьшается и уменьшается напряжение на входе инвертора 2. Чем больше напряжение на конденсаторе 7, тем меньше напряжение на инверторе 2 тока и 15 больше на инверторе 10 напряжения. Так, при р 45° И уменьшении В от 1 до 0,1 входное сопротивление Rm уменьшается в 15 раз Напряжение на входе инвертора 10 в конце процесса заряда при неизменном 20 токе источника t увеличивается в то же число раз. Мощность в конце процесса заряда подводится к конденсатору в основном через инвертор 10 и выпрямитель 12

Таким образом, в начальные моменты 25 процесса заряда энергия к накопительному конденсатору подводится в основном через инвертор 2 тока, первый трансформатор 3 и выпрямитель 5, в середине процесса энергия подводится через оба инвертора и оба 30 выпрямителя, а в конце процесса при напряжениях на накопительном конденсаторе, близких к максимальным, энергия подводится в основном через инвертор 10 напряжения, второй трансформатор 11 и 35 второй выпрямитель 12. Максимальное значение напряжения на конденсаторе 7 в конце заряда определяется значением напряжения на источнике 1 и конденсатором трансформации трансформатора 11, 40 что позволяет использовать в качестве источника 1 напряжения выпрямитель, подключенный непосредственно к сети переменного тока промышленной частоты.

Таким образом, предлагаемое устрой- 45 ство обеспечивает высокое значение посто- янства мощности, потребляемой от источника постоянного напряжения, при заряде накопительного конденсатора.

номерное потребление энергии от сети пе ременного тока и высокий КПД при заряде конденсатора до напряжений, необходимых для эффективного использования конденсатора и импульсной нагрузки. Применение предлагаемого устройства позволяет увеличить КПД и коэффициент мощности установок питания технологических лазеров и конденсаторных сварочных машин и расширить область применения устройства.

Формула изобретения Устройство для заряда конденсатора, содержащее источник постоянного напряжения, накопительный конденсатор, импульсную нагрузку, подключенную параллельно накопительному конденсатору, регулятор, состоящий из инвертора тока, первого трансформатора, первого дросселя, первого выпрямителя и второго дросселя, причем положительный вывод инвертора тока соединен с положительным выводом источника питания, положительный вывод первого выпрямителя через второй дроссель подключен к первой обкладке накопительного конденсатора, а отрицательный вывод первого выпрямителя подключен к второй обкладке накопительного конденсатора, выводы переменного тока первого выпрямителя через первый дроссель и первый трансформатор соединены с выводами переменного тока инвертора тока, отличающееся тем, что; С целью увеличения КПД за счет повышения эффективности использования источника постоянного напряжения, в устройство дополнительно введены второй конденсатор и последовательно соединенные инвертор напряжения, второй трансформатор и второй выпрямитель, при этом положительный вывод второго выпрямителя соединен с первой обкладкой накопительного конденсатора, а отрицательный вывод второго выпрямителя соединен с второй обкладкой накопительного конденсатора, отрицательный вывод источника питания сбединен с обкладкой второго конденсатора и отрицательным выводом инвертора напряжения, положительный вывод которого соединен с

Применение предлагаемого устройства 50 другой обкладкой второго конденсатора и для заряда конденсатора обеспечивает рае- отрицательным выводом инвертора тока.

номерное потребление энергии от сети переменного тока и высокий КПД при заряде конденсатора до напряжений, необходимых для эффективного использования конденсатора и импульсной нагрузки. Применение предлагаемого устройства позволяет увеличить КПД и коэффициент мощности установок питания технологических лазеров и конденсаторных сварочных машин и расширить область применения устройства.

Формула изобретения Устройство для заряда конденсатора, содержащее источник постоянного напряжения, накопительный конденсатор, импульсную нагрузку, подключенную параллельно накопительному конденсатору, регулятор, состоящий из инвертора тока, первого трансформатора, первого дросселя, первого выпрямителя и второго дросселя, причем положительный вывод инвертора тока соединен с положительным выводом источника питания, положительный вывод первого выпрямителя через второй дроссель подключен к первой обкладке накопительного конденсатора, а отрицательный вывод первого выпрямителя подключен к второй обкладке накопительного конденсатора, выводы переменного тока первого выпрямителя через первый дроссель и первый трансформатор соединены с выводами переменного тока инвертора тока, отличающееся тем, что; С целью увеличения КПД за счет повышения эффективности использования источника постоянного напряжения, в устройство дополнительно введены второй конденсатор и последовательно соединенные инвертор напряжения, второй трансформатор и второй выпрямитель, при этом положительный вывод второго выпрямителя соединен с первой обкладкой накопительного конденсатора, а отрицательный вывод второго выпрямителя соединен с второй обкладкой накопительного конденсатора, отрицательный вывод источника питания сбединен с обкладкой второго конденсатора и отрицательным выводом инвертора напряжения, положительный вывод которого соединен с

Использование: в электротехнике, в частности в импульсной технике для питания импульсных оптических квантовых генераторов, конденсаторных сварочных машин и импульсных радиотехнических установок. Сущность изобретения: устройство содержит источники 1 постоянного напряжения rf (ИП). Положительный вывод ИП 1 соединен с положительным выводом инвертора 2 тока. Выводы переменного тока ИТ 2 через первый трансформатор 3. первый дроссель 4 соединены с первым выпрямителем 5, который через второй дроссель 6 соединен с накопительным конденсатором 7 и импульсной нагрузкой 8. Отрицательный вывод ИП 1 соединен вторым конденсатором 9 и отрицательным выводом инвертора 10 напряжения (ИН). Выводы переменного тока ИН 10 через второй трансформатор 11 соединены с вторым выпрямителем 12. Выводы последнего подключены к накопительному конденсатору 7. Особенностью изобретения является введение элементов 9-12 с их связями, что повышает КПД источника 4.1 ил. ю у И