Стабилизированное устройство для заряда емкостного накопителя Советский патент 1978 года по МПК H02M9/04 

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для заряда емкостных накопителей энергии, и предназначено для питання импульсных нагрузок, в частности импульсных нсточников высокоинтепснвного света.

Известно устройство для заряда емкостного накопителя и стабилизации напряжепия на нем, состоящее из трансформатора, подключенного к источнику питания переменного тока через ключевой элемент выпрямителя. Недостаток его заключается в том, что выключение Н новторное включение ключевого элемента может происходить в нолупериоды, имеющие одну и ту же полярность. Это приводит к глубокому насыщению трансформатора, рассчитанного на величину максимальной индукции, действующей в трансформаторе в установившемся релшме. При этом в первичной цепи трансформатора возникают больщие броски тока. При большой частоте повторения (более 1 Гц), что часто имеет место на практике, эти броски тока оказывают вредное воздействие на питающую сеть и приводят к увеличепию установленной мощности ключевого элемента н трансформатора. Поэтому в таких системах в некоторых случаях трансфор.матор рассчитывается на бо.чьшую величину индукции, чем это необходимо в установившемся режиме, а это также приводит к увеличению его установленной мощности.

Прототипом предлагаемого устройства является стабилизированное устройство для заряда емкостного накопителя, содержащее трансформатор, первичная обмотка которого через ключевой элемент соединена с выводами для подключения источника питания неременного тока, а вторичная - подключена к выпрямителю, емкостный накопитель, подключенный к выходу выпрямителя, и систему обратпой связи.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что ключевой элемепт зашунтирован резистором. Это отличие позволяет уменьшить установленную мощность устройства, его вес и габариты.

На фиг. 1 дана схема устройства; на фиг. 2 - временньш диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит источник питания переменного тока 1, ключевой элемент, выполненный на встречно-параллельно включенных тиристорах 2 и 3, резистор 4, шунтирующий тиристоры, повышающий трансформатор 5, выпрямитель 6, накопитель 7 н систему обратной связи 8, обеспечивающую стабилизацию напряжения пакопнтеля 7.

Прпнцип действия устройства заключается в следующем.

В момент to (фиг. 2) отпирается тиристорный ключ и происходит заряд емкостного накоинтсля до иапряжения L/n (момент ti на фиг. 2, а). В этот момент снимается управление с тирнсторов 2 и 3 н, в результате, источник 1 отключается от первичной обмотки трансформатора 5. В случае отсутствия шунтирующего резистора 4 индукция в сердечнике трансформатора вследствие гистерезиса фиксируется на уровне Если при этом последующий отпирающий импульс на тиристорный ключ приходит в начале полуволны, имеющей ту же полярность, что и в момент /ь то индукция в сердечнике трансформатора в момент /3, определяемый параметрами трансформатора, достигает максимального значения 5 (з) 5пр

(4) + св(4)(1)

где Bap(t3}-значение принужденной составляющей индукции в момент ts;

5св(з) -значение свободной составляющей индукции в момент ts,

B,(i,)B( + B,,(2)

где BO - значение индукции в момент коммутации ключа tz;

Во .

Выражение (1) справедливо в случае независимости индуктивности намагничивания от потока н вполне приемлемо для качественного анализа процессов, происходящих в схеме.

Таким образом, трансформатор в этом случае должен быть рассчитан на индукцию В (/з), определенную из выражений (1) и (2).

Если тиристорный ключ щунтирован резистором, как в предлол енном устройстве, то максимальная индукция снижается до величины (см. фиг. 2,6), определяемой, как известно, максимальным значением напряжений на индуктивностн намагничивания трансформатора Unm L

()

- т- ,

где t/nm - амплитуда питающего напряжения;

ш - сопротивление щунтирующего резистора;

Xi, - сопротивление индуктивности намагничивания трансформатора.

Максимальное значение индукции, которого она достигает в момент t, равно:

5(з)В„р(з)(4).(4)

В, (,) В, (t .(5)

Трансформатор в этом случае должен рассчитываться на величину В (ty), онределенную из выражений (4) и (5).

Таким образом, трансформатор в схеме с шунтирующим резистором при правильном выборе последнего должен рассчитываться на величину индукции в два раза меньшую, чем в схеме без резистора, как это следует из сравнения выражений (1) - (5), и, следовательно, имеет меньшую установленную мощность.

Уменьшение установленной мощности трансформатора позволяет уменьшить его вес, габариты и стоимость.

Формула изобретения

Стабилизированное устройство для заряда емкостного накопителя, содержащее трансформатор, первичная обмотка которого через

ключевой элемент соединена с выводами для подключения источника питания переменного тока, а вторичная - подключена к выпрямителю, емкостный накопитель, подключенный к выходу выпрямителя, и систему обратной

связи, отличающееся тем, что, с целью уменьшения установленной мощности и весогабаритных показателей устройства, ключевой элемент зашунтирован резистором.