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

1

Изобретение относится к импульсным источникам нитания и предназначено для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов.

Известны вентильно-конденсаторные выпрямители-умножители напряжения.

Один из известных вентильно-конденсаторных выпрямителей-умножителей напряжения содержит источник переменного тока, два вентиля и два промежуточных накопительных конденсатора, соединенные но мостовой схеме, причем конденсаторы включены в противоположные плечи моста, одна из диагоналей которого соединена со входными зажимами источника, а другая - с цепочкой, составленной из накопительного конденсатора и диода ,1. Эта схема выпрямителя-умножителя отличается простотой, обеспечивает высокий КПД заряда накопителя, но обладает небольшим коэффициентом умножения напряжения, который не превосходит значения, равного трем,т.е. напряжение на .нагрузке не превосходит утроенного амнлитудного значения напряжения источника.

Известно также трехфазное вентильноконденсаторное выпрямительно-умпожительное устройство с большим коэффициентом умножения. Оно содержит диодную и конденсаторную ветви, включенные параллельно Нагрузке. В диодную ветвь включены четыре последовательно соединенных вентиля, а в конденсаторную - четыре продмежуточных накопительных конденсатора.

Источник питания в.ыполнен трехфазным, каждая его фазная об.мотка подключена одним выводом к точке соединения нары диодов диодной ветви, а другим - к точке соединения пары промежуточных накопительных конденсаторов конденсаторной ветви. В этом устройстве напряжение на нагрузке достигает пятикратного значения амплитуды фазного напряжения источника питания 2.

Рассмотренное устройство обладает более высоким коэффициентом умножения напряжения (равным пяти), однако оно содержит большое число диодов и конденсаторов, что усложняет схему, повышает ее стоимость,

снижает КПД и надежность.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является трехфазное вентильно-конденсаторное выпрямительно-умножительное устройство с коэффициентом

умножения напряжепия выше пяти. В этом устройстве источник переменного напрян ения выполнен трехфазным и содержит не связанные друг с другом фазные обмотки. Две его диодно-конденсаторные ячейки образованы последовательно соединенными

конденсатором и диодом, причем, в одной ячейке одна из обкладок конденсатора связана с катодом диода, а в другой ячейке одна из обкладок конденсатора связана с анодом диода. Две фазные обмотки источника питания включены между крайними выводами указанных ячеек, а обмотка третьей фазы включена между точками соединения конденсаторов ,и диодов обеих диодно-конденсаторных ячеек. Накопительный конденсатор через диод подключен к одной из днодно-конденсаторных ячеек .

Недостатком известного устройства для заряда накопительного конденсатора является сравнительно невысокий коэффициент умножения .напряжения источника нитания, что существенно сказывается на энергетических показателях систем в целом, так как величина энергии, запасаемой в накопительном конденсаторе, пропорциональна квадрату напряжения на его обкладках.

Цель изобретения Повышение зарядного напряжения .накопительного конденсатора, обеспечивающего более высокий коэффициент умножения напряжения при заряде накопительного конденсатора за большое число периодов изменения на.пряжения источника питания.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов, содержащее трехфазный источник переменного тока с отдельно выведенными фазными обмотками и вентнльно-конденсаторный выпрямитель-умножитель напряжения, образованный двумя диодно-конденсаторными ячейками, причем точка соединения одной обкладки конденсатора и катода вентиля первой ячейки через первую фазную обмотку источника подключена к точке соединения конденсатора и анода диода второй ячейки, вторая обкладка конденсатора первой ячейки через вторую фазную обмотку источника подключена к катоду диода второй ячейки, вторая обкладка конденсатора второй ячейки через третью фазную обмотку - к аноду диода первой ячейки, к которому через диод подключена первая обкладка накопительного конденсатрра, дополнительно снабжено конденсатором и диодом, анод донолнительного диода подключен к точке соединения конденсатора первой ячейки и второй фазной обмотки источника, а одна обкладка дополнительного конденсатора - к катоду диода второй ячейки, причем катод дополнительного диода и вторая обкладка дополнительного конденсатора связаны со второй обкладкой накопительного конденсатора.

Такое устройство имеет «а выходе более высокое напряжение, которое в 4 раза превосходит напряжение источника. Это позволяет увеличить энергию, запасаемую в накопительном конденсаторе, на 40%.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство для заряда накопительного

конденсатора содержит трехфазный источник переменного тока 1 с отдельно выведенными фазными обмотка 2-4 и вентилыюконденсаторный выпрямитель-умножитель напряжения, образованный двумя диодноконденсаторными ячейками. Первая диодноконденсаторная ячейка образована последовательно соединенными диодом 5, конденсатором 6 и диодом 7, а вторая - конденсатором 8, диодом 9 и конденсатором 10. Фазпая обмотка 2 источника 1 одним выводом связана с анодом диода 5, а другим - с обкладкой конденсатора 8. Фазная обмотка 3 включена между катодом диода 9 и анодом диода 7, а фазная обмотка 4 - между катодом диода 5 и анодом диода 9. Накопительный конденсатор 11 через диод 12 подключеп к первой диодно-конденсаторной ячейке 5-6-7. Для получения максимального коэффициента умножения напряжения начала фазных обмоток необходимо подключить к одной диодно-конденсаторной ячейке, а концы - к другой ячейке. Это приводит к тому, что вектора линейных напряжений f/2-4 и /4-3 (геометрическая сумма напряжений фаз между фазными обмотками 2, 4 и 4, 3 соответственно) будут сдвинуты друг относительно друга на 60 эл. град, и вектор линейного напряжения (/4-3 будет опе режать вектор линейного напряжения

t/2-4.

При рассмотрении работы предлагаемого устройства в целях упрощения будем полагать, что накопительный конденсатор -к рассматриваемому моменту практически полностью заряжен. Пусть в некоторый момент времени напряжение на фазной обмотке 3 равно нулю, а лилейные напряжения и (/4-3 отрицательны. Тогда спустя четверть периода конденсатора 10 заряди.тся до амплитудного значения напряжения фазной обмотки 3 к концу первой половины периода до линейного напряжения f/4-2 зарядится конденсатор 8, а еще через одну шестую часть полупериода до линейного напряжеПИЯ t/4-з зарядится конденсатор 6. В дальнейшем, когда линейное напряжение t/4-з станет отрицательным, оно будет суммироваться с напряжением конденсаторов 8, 6, 10 и через диод 12 будет прикладываться

к накопительному конденсатору И, при этом промежуточные .накопительные конденсаторы 8, 6, 10 будут отдавать запасенную в них энергию в основной накопительный конденсатор И.

Заряд накопительного конденсатора будет осуществляться за несколько периодов питающего напряжения до напряжения, превосходящего в 6,4 раза амплитудное значение фазного напряжения источника питакия. Это позволяет на 40% увеличить энергию, запасаемую в «аколительном конденсаторе. Эне,ргия, .полученная промежуточными конденсаторами от источника в течение одного полупе|риода изменения напряжения последнего, передается в течение другого полупериода в основной накопительный конденсатор с высоким КПД, что обеспечивает улучшение удельныХ энергетических показателей устройства в целом.

Изменяя схему подключения фазных обмоток, т. е. меняя местами начала и «онцы обмоток одной или двух фаз, можно, при необходимости, уменьшить коэффициент умножения.

Формула изобретения

Устройство для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов, содержащее трехфазный источник переменного тока с отдельно выведенными фазными обмотками и вентильно-конденсаторный выпрямитель-умножитель напряжения, образованный двумя диодно-конденсаторными ячейками, точка соединения одной обкладки конденсатора и катода вентиля первой ячейки через первую фазную обмотку источника подключена, к точке соединения конденсатора и анода диода второй ячейки, вторая обкладка конденсатора первой ячейки через вторую фазную обмотку источника подключена к катоду диода второй ячейки, вторая обкладка конденсатора второй ячейки через третью фазную обмотку - к аноду диода первой ячейки, к которому через диод подключена первая обкладка накопительного конденсатора, о тличаюшееся тем, что, с целью повышения зарядного напряжения накопительного

.конденсатора, оно дополнительно. снабжено конденсатором и диодом, анод дополнительного диода подключен к точке соединения конденсатора первой ячейки и второй фазной обмотки источника, а одна обкладка дополнительного конденсатора - к катоду диода второй ячейки, причем катод дополнительиого диода и вторая обкладка дополнительного конденсатора связаны со второй обкладкой накопительного конденсатора.

Источники информации, принятые во впимание при экспе,ртизе

1.Заявка № 2419127/21, кл. Н 03 К 3/53 от 12.11.76, по которой принято решение

о выдаче авторского свидетельства.

2.Рогинский В. Ю. Электропитание радиоустройств. Госэнергоиздат, 1963, с. 146.

3.Авторское свидетельство СССР №408136, кл. Н 02 М 7/10.