Устройство для заряда емкостного накопителя Советский патент 1979 года по МПК H03K3/53 

Предлагаемое устройство предназначено для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов и относится к импульсным источникам питания. Известны трехфазные системы заряда накопительного конденсатора через емкостные токоограничивающие сопротивления 1 и 2. Известное устройство 1 отличается ппостотой и обеспечивает высокий КПД заряда, но характеризуется невысокими удельными энергетическими показателями. Ближайшим по технической сущности к заявляемому является устройств содержащее трехфазный источник пере менного тока, фазные обмотки которо го включены по схеме звезда с нейтралью, мостовой выпрямитель, промежуточные накопительные конденсаторы включенные между лучами звезды трех фазного источника переменного тока и входными клеммами мостового выпря теля, выходные клеммы которого соединены с обкладками накопительного конденсатора, и блок контроля напря жения и управления разрядом 2. Описанное устройство так же характеризуется невысокими удельными энергетическими показателями. Целью настоящего изобретения является улучшение удельных энергетических показателей устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для заряда накопительного конденсатора, содержащем трехфазный источник переменного тока, фазные обмотки которого включены по схеме звезда с нейтралью, MOCTOBOf. выпрямитель, промежуточные накопительные конденсаторы, включенные между лучами звезды трехфазного источника переменного тока и входными клеммами мостового выпрямителя,выходные клеммы которс то соединены с обкладками накопительного конденсатора, и блок контроля напряжения и управления разрядом, вывод нейтрали звезды трехфазного источника переменного тока через управляемый ключ подключен к одной из обкладок накопительного конденсатора, а блок контроля напряжения и управления разрядом снабжен ячейкой фазового управления, выход .которой соединен со входом управляемого ключа.

На чертеже представлена электрическая схема устройства согласно изобретению.

Устройство содержит трехфазный источник переменного тока 1 с фазами 2,3,4, соединенными по схеме звезда. Трехфазный мостовой выпрямитель 5, выполненный на диодах 6-11 имеет три входных и две выходных клемг-1ы. Между лучами звезды источника и входными клеммами выпрямителя включены промежуточные накопительные конденсаторы 12-14. Накопительный конденсатор 15 подключен к выходным зажимам трехфазного мостового выпрямителя. Вывод нейтрали звезды источника непосредственно через управляемый ключ 16 соединен с отрицательной обклгщкой накопительного конденсатора, а блок 17 контроля напряжения и управления разрядом снабжен ячейкой, которая позволяет регулировать время нахождения ключа в замкнутом состоянии.

Работа устройства происходит следующим образом.

В исходный момент времени ключ 16 замкнут, а напряжение фазы 2 равно нулю и в течение последующей четверти периода будет возрастать до своего амплитудного значения. При этом к обкладке конденсатора 12 с)единенной с источником, прикладывается отрицательный потенциал. Под действием этого напряжения ключ 16 и диод 9 происходит заряд конденсатора 12, который к концу первой четверти периода зарядится до амплитудного напряжения источника .

Во второй четверти периода напряжение фазы 2 убывает и диод 9 закрьшается. Суммарное напряжение фазы 2 и конденсатора 12 возрастает При этом положительный потенциал указанной цепи будет приложен к аноду вентиля 6, через который буде происходить заряд накопительного конденсатора. К концу второй четверти периода вся энергия конденсатора 12 может быть передана в накопительный конденсатор 15. В третьей четверти периода заряд конденсатора 15 будет продолжаться непосредственно от фазной обмотки 2. При этом конденсатор 12 будет перезаряжаться (на обкладке, связанной с анодом диода 6, будет отрицательный потенциал) .

В четвертой четверти периода конденсатор 12 начнет разряжаться через источник, возвращая энергию, запасенную в третьей четверти периода.

По мере роста напряжения на накопитательном конденсаторе 15 разряд конденсатора 12 во второй четверти периода будет начинаться с задержкой. Величина задержки определяется

уровнем напряжения на накопительном конденсаторе 15. Это приведет к тому, что к концу второй четверти периода конденсатор 12 уже не будет успевать разрядиться до нуля. Поэтому в третьей четверти периода заряд накопительного конденсатора 15 будет происходить в начале суммарным напряжением конденсатора 12 и фазы 2. Это приведет к тому, что в третьей четверти периода конденсатор 12 уже не будет успевать полностью перезарядиться. Уровень .напряжения, до которого будет происходить перезаряд конденсатора 12, определяется уровнем напряжения на накопительном конденсаторе 15. Соответственно сократится процесс разря конденсатора 12 через источник в четвертой четверти периода. Рассмотренные процессы будут прютекать в устройстве до тех пор, пока напряжение на накопительном конденсаторе 15 не достигнет значения амплитуды напряжения.

Когда напряжение на накопительном конденсаторе достигнет амплитудного значения фазного напряжения, разряд конденсатора 12 во второй четверти периода на накопительный конденсатор прекратится и конденсатор 12 перестанет перезаряжаться. Заряд накопительного конденсатора 15 будет происходить только под действием суммарного напряжения конденсатора 12 и фазы 2 в третьей четверти периода. Конденсатор 12 будет только частично разряжаться. Заряд накопительного конденсатора прекратится, когда его напряжение достигнет удвоенного значения фазного напряжения.:

Аналогичные процессы, но только о сдвигом по фазе на 120° и 240° соответственно будут протекать в цепи фаз 3 и 4. Кроме рассмотренного заряда накопительного конденсатора импульсами тока, формируемыми каждой фазой в отдельности, в предложенном устройстве, как и в прототипе, осуществляется также формирование зарядных импульсов тока линейными напряжениями фаз источника. Процесс формирования зарядных импульсов тока линейными напряжениями прекращается, когда напряжение накопительного конденсатора достигнет значения линейного. После этого заряд накопительного конденсатора будет осуществляться только под действием каждой фазы источника в отдельности.

При этом за несколько периодов изменения питающего напряжения источника 1 напряжение на накопительном конденсаторе 15 достигнет удвоенного значения фазного напряжения источника. S Таким o ipasoM, предлагаемое устройство практически при том же числе элементов, что и в прототипе, позволяет получать на выходе более высокое (на 15%) зарядное напряжение. Такое увеличение зарядного напряжения приводит к увеличению более чем на 3(j% энергии, запасаемой в накопительном конденсаторе, которая пропорциональна квадрату зарядного напряжения. Это позволяе существенно улучшить удельные энер гетические показатели устроЯства для заряда накопительного кotшeнca тора. Формула изобретения Устройство для заряда накопител ного конденсатора генератора мощны импульсов, содержащее трехфазный источник переменного тока, фазные обмотки которого включены по схеме звезда с нейтралью, мостовой выпря митель, промежуточные накопительные конденсаторы, включенные между 3 лучами звезды трехфазного источника переменного тока и входными клеммами мостового выпрямителя, выходные клеммы КОТОГ.ЮГО соединены с обкладками накопительного конденсатора, и блок контроля напряжения и управления разрядом, отличающеес я тем, что, с целью улучшения удельных энергетич 1ских показателей устройства, вывод нейтрали звезды трехфазного источника переменного тока через управляемый ключ подключен к одной из обкладок накопительного конденсатора, а блок контроля напряжения и управления разрядом снабжен ячейкой фазового управления, выход которой соединен со входом управляемого ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Поляшов Л.И. Методы анализа процессов заряда емкостного накопителя энергии от генератора переменного тока, - Электричество, № 12. 1973, стр.38. 2.Авторское свидетельство СССР W323853, кл. Н 0.1 К 3/53, 1972.

1 1i Л

5

fO

11

А 5