Устройство для заряда накопительного конденсатора Советский патент 1979 года по МПК H03K3/53 

Устройство относится к области импульсной техники, в частности к устройствам для заряда накопительных конденсаторов, используемых в качестве импульсного источника питания ламп накачки оптических квантовых генераторов, в локационной тех нике и в установках электроискровой обработки металлов. Известно устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее диодную и конденсаторную ветви, включенные параллельно нагрузке. В диодную ветвь включены четыре последовательно соединенных диода, а в конденсаторную - четыре промежуточных накопительных конденсатора. Источник питания выполнен трехфазным, каждая фазная обмотка истрчника подключена одним выводом к точке соединения пары диодов, а другим - к точке соединения пары конденсаторов 1. Недостатком этого устройства является наличие большого числа диодов и конденсаторов, что усложняет схему, повышает ее стоимость, снижает КПД, и эксплуатационную надежность. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее однофазный источник переменного тока, два диода и два промежуточных накопительных конденсатора, которые соединены по мостовой схеме. При этом конденсаторы включень в противоположные плечи моста, одна из диагоналей которого соединена с входны.ми зажимами источника, а другая - с цепочкой, составленной из накопительного ..оденсатора и диода 2. Недостатком известного зарядного устройства является невысокий коэффициент умножения напряжения (не превышающий трехкратного значения), а также несимметрия фазных токов и напряжений при питании зарядного устройства от одной фазы трехфазного источника. Целью изобретения является улучшение удельных энергетических показателей устройства без усложнения его схемы. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для заряда накопительного конденсатора, содержащем источник переменного тока, вентильно-конденсаторный выпрямитель - умножитель напряжения, образованный двумя диодно-конденсаторными ячейками, параллельно одной из которых через диод подключен накопительный конденсатор, источник питания выполнен трехфазным с отдельно выведенными фазными обмотками, двеего фазные обмотки включены соответственно между крайними выводами диодно-конденсаторных ячеек, а третья фазная обмотка - между точками соединения конденсаторов и диодов обеих ячеек. На чертеже представлена припципиальная электрическая схема устройства. Устройство содержит трехфазный источник переменного тока, фазные обмотки1-3 которого выполнены с отдельными выводами, и две диодно-крнденсаторные ячейки, первая из которых образованапоследовательно соединенными диодом 4 Иконденсатором 5, а вторая - диодом 6 и конденсатором 7. Причем в первой ячейке одна из обкладок конденсатора 5 связана с катодом Диода 4, а во второй ячейке одна из обкладок конденсатора 7 связана с анодом диода 6. Две фазные обмотки 1 и 3 источника переменного тока включены между крайними выводами ячеек 4, 5 и 6, 7, а фазная обмотка 2 включена между точками соединения конденсаторов и диодов диодно-конденсаторных ячеек. Накопительный конденсатор 8 через диод 9 подключен к одной из ячеек. Конденсаторы 5 и 7 являются промежуточными накопительными конденсаторами, их емкость много меньше емкости основного конденсатора 8. Конденсаторы 5 и 7, ограничивая ток источника, запасают в своем поле его энергию, которую в последующем с высоким КПД передают .в, накопительный конденсатор. Для получения максимального коэффициента умножения напряжения начала фазных обмоток подключены к одной диодно-конденсаторной ячейке, а концы - к другой. Например, диод 4 соединен с началами фазных обмоток 1 и 2, а диод 6 с концами обмс)ток2 и3. Это приводит к тому, что векторы линейных напряжений Ui-з и Ua-s сдвинуты одно относительно другого на 60 эл. град., и вектор линейного напряжения Ui-s опережает вектор линейного напряжения Ui -з. Устройство работает следующим образом. Допустим, что накопительный конденсатор заряжен полностью и не влияет на процессы в устройстве, т. е. его можно отклю чить ОТ выпрямителя - уйнОЖМёлянапряжения. Если принять, что в некоторый момент времени линейное напряжение фази|-2. положительно, напряжение фаз Ц г равно нулю, тогда через 30эл.град, конденсатор 5 через диод 6 зарядится до линейного напряжения. Спустя четверть периода через, диод 4 до линейного напряжения зарядится конденсатор 7. В третьей четверти периода линейное напряжение фаз LV источника переменного тока станет отрицатель661730ным и будет суммироваться с напряжением конденсаторов 5 и 7. Это суммарное напряжение и определяет максимальное значение напряжения устройства для заряда накопительного конденсатора. При подключении к выходам клеммы устройства полностью разряженного накопительного конденсатора промежуточные накопительные конденсаторы отдают ему энергию, запасенную ими ранее от- источника. Конденсатор 7 эту энергию передает через диоды 6 и 9, а конденсатор 5 - через диоды 4 и 9, причем этот конденсатор разряжается через фазные обмотки 2 и. 3 источника пере1йенног6 тока. Кроме того, на начальном этапе заряда накопительного конденсатора энергия источника через его обмотки 1 и 2 может передаваться в накопительный конденсатор в течение одного полупериода через диоды 4, 6 и 9, а в течение второго полупериода изменения напряжения обмо ок 1 и 2 напряжения фаз Ua-з суммируют ся с напряжением конденсаторов 5 и 7. Если в -момент подключения разряженного, накопительного конденсатора конденсатор 7 также был полностью разряжен, то в полупериоде изменения напряжения фаз Ui -2, т.е., когда происходит заряд конденсатора 7, он не разряжается на конденсатор 8, так как уровень напряжения на нем практически такой же как и на конденсаторе 8. Этот процесс происходит до тех пор, пока напряжение на конденсаторе 8 не достигнет величины, равной амплитудному значению линейного напряжения источника. В последующем энергия источника передается в накопительный конденсатор только через промежуточные конденсаторы 5 и 7, напряжение которых суммируетйя с напряжением фазных обмоток источника переменного тока . Скорость передачи энергии в накопительный конденсатор, т, е. зарядная мощность, определяется значением фазного напряжения источника и величиной емкости конденсаторов 5 и 7. Конденсаторы 5 и 7 отдают запасенную в них энергию в конденсатор 8. Заряд конденсатора 8 осуществляется за несколько периодов питающего напряжения до напряжения, провосходящего более, чем в пять раз амплитудное значение фазного напряжения источника питания. Если в качестве вентиля (диода 9) использован управляемый вентиль - тиристор, то изменением угла проводимости тиристора (осуществляемым любым известным способом) можно регулировать среднее значение тока заряда накопительного конденсатора, а при необходимости прекратить его заряд при напряжении,меньщем, чём максимальное выходпое напряжение устройства. Коэффициент умножения напряжения устройства можно такжеизменять дискретно, меняя местами положение начал и концо. одной или двух фазных обмоток его источника. Максимальное выходное напряжение устройства соответственно в 4 или в 3 раза превышает напряжение источника переменного тока при практически равномерной загрузке фаз. . Применение изобретения позволяет, ограничивая ток заряда накопительного кон-, денсатора от трехфазного источника переменного тока промежуточными накопительными конденсаторами, осуществлять заряд накопителя с высоким КПД при практически равномерной загрузке фаз источника, что обеспечивает улучшение удельных энергетических показателей устройства в целом. Формула изобретения Устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее, источник переменного тока, вентильно-конденсаторный вы6прямитель - умножитель напряжения, образованный двумя диодно-конденсаторными ячейками, параллельно одной из котоых ,черсз диод подключен накопительный конденсатор, отличающееся тем, что, с целью улучшения удельных энергетических показателей, источник питания выполнен трехфазным, с отдельно выведенными фазными обмотками, две его фазные обмотки включены соответстве нно между крайними выводами диодно-конденсаторных ячеек, а третья фазная обмотка - между точками соединения конденсаторов и диодов обеих ячеек.. Источники ин4/ормации, принятые во внимание при экспертизе 1.Рогинский В. Ю. Электропитание радиоустройств. М., «Госэнергоиздат, 1963, с. 146. 2.Авторское свидетельство СССР № 408436, кл. Н 02 М 7/10, 1975.

9

7