Устройство для заряда накопительного конденсатора Советский патент 1980 года по МПК H03K3/53 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА НАКОПИТЕЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА

Изобретение относится к импульсной электротехнике и может применяться в источниках питания импульсных нагрузок. Известны устройства для заряда накогштельного конденсатора генераторов мощньк импульсов 1, 2 и 3. Известное устройство 1 обеспечивает заряд накопительного конденсатора лишь до амплитудного напряжения источника. Вдвое большее зарядноенапряжение обеспечивает известное зарядное устройство 2. Однако, это устройство характеризуется большой скважностью импульсов зарядного тока и весьма низким значением коэффициента использования мощности источника. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство дпя заряда накопительного конденсатора, содержащее источник переменного тока, накопительны конденсатор, цепь из соединенных последоватёяь но токоограничивающих дросселя и. конденсатора и вентили вьшрямителя, первый из- которых к накопительному конденсатору подключен катодо а второй - анодом 3. Недостатком известного устройства таляется низкое значеш1е выходного напряжения и поэтому сравнительно невысокие удельньте энергетические показатели устройства, в целом, так как его конденсатор, включенный параллельно источнику переменного тока, улучшая коэффициент мощности устройства, частично разгружает источник от реактивного тока; однако ток, протекающий зтот конденсатор, не используется для заряда накопительного конденсатора. Целью изобретения является улучшение удельных энергегаческих показателей устройства. Это достигается тем, чго в устройстве для заряда накопительного конденсатора, содержащем источник переменного тока, накопительный . конденсатор, цега из последовательно соединенных токоограничиваюпщх дросселя и конденсатора и вентили;вьшрямителя, первый из которых к накопительному конденсатору подключен катодом, а второй - анодом, анод первого вентиля соединен с катодом второго через включенный с ними последовательно третий вентиль, а источник.переменного тока образует с токоограничивающими конденсатором и дросселем трехлучевую звезду, которая подключена конденсаторной ветвью к аноду первого, дроссельной - к аноду второго, а третьей ветвью - к аноду третьего вентилей. Такое устройство позволяет заряжать конденсатор до удвоенного амгогатудного значения Напряжения источника с высокими значениями КПД и коэффициента мощности без увеличений веса, что позволяет улучшить его удельные тергетйчёские показатели. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства для заряда накопительного конденсатора. Устройство содержит источник 1 переменного тока, накопительный конденсатор 2, который заряжается вьшрямленным током источника. Вйп рШшЬййе тока 6сущёствШё1№ЙШ:тбвь1м выпрямителем, дав смежных плеча которого образуют венткли 3, 4, а два других - конденсатор 5 и линейный дроссель 6. Источник 1 соединен с входной диагональю непосредственно, а накопительный конденсатор подключен к выходной диагонали моста через вентиль 7, в качестве которого может быть использован, как обычный диод, так и управляемый (тиристор). Управление тиристором позволяет, регулируя ток заряда накопительного конденсатора, ограничивать, если необходимо , величину зарядного напряжения. Устройство работает следующим образом. Если в первый и следующие нечетнь1ешлупериоды изменений тока источника 1 к вентилям 3, 4 прикладЬшается положительное, а к точке соединения конденсатора 5, дросселя 6 - отрицательное напря)кеш1е тогда во 1второй,и следующие нечетные полупериоды полярность изменяется на противоположную. .;. , .. ....,:..;, .. , ; при: подключении к выхоДйпЬШ клеммам ВЬ1прямителя накопительного конденсатора, а к входным - источника в первый и последующие нечетные полупериоды изменения его напряжения через вентили 4, 7 и дроссель 6 осуществляется заряд накопительного конденсатора 2. Этот ток имеет индуктивный характер, т.е. отстает по фаэе от напряжения источшка. Одновременно с за Р;ЯДОМ накопительного koндeмcaтopa в этом же голупериоде осуществляется за)рЯ)а;;щЩёнсатора 5. Ток заряда зтогЬ конденсатора6пёрё каёт напряжение источника. Заряд этого ковденсатора прекращается в момент достижения напряжением источника максимального значения, т.е. заверщае ся в конце первой четверти периода. Емкостная составляющая тока заряда конденсатора 5 компенсируется индуктивной составляющей тока, протекающей через дроссель 6, в результате чего ИСТОЧНИК нагружается активным током, а конден сатор 5 щапасает энергию-источника. Напряжение На верхней по схеме обкладке кoндeнcatopa 5

.-..; 7 4 (соединенной с вентилями 4, 7) имеет положи тельный (по сравнению с нижней обкладкой, соединенной с дросселем) знак. Под действием тока заряда накопительного конденсатора, протекающего через дроссель 6, на его верхнем выводе, соединенном с конденсатором, отрицательное, а на нижнем вьгеоде, соединенном с анодом вентиля 3, положительное напряжение. Сумма напряжений на цепи из соединенных последовательно конденсатора 5 и дросселя 6 равна напряжениюконденсатора 2, поэтому во второй половине первого полупериода, т. е. во второй четверти периода, конденсатор 5 через вентиль 7 и дроссель 6 отдает накопительному конденсатору энергию, запасенную им ранее от источника. Во втором и следующих четных полупериодах изменения напряжения источ1сика накопительный конденсатор заряжается через конденсатор 5 и вентили, 7 и 3. Конденсатор 5 при этом перезаряжается , а дроссель 6, компенсируя емкостный ток, потребляемый зарядной цепью, повыщает коэффициент использования мощности устройства и одновременно щапасает энергию источника. Этот заряд заверщается в конце третьей четверти периода, после чего дроссель 6 отдает свой) энергию конденсатору 5; эта энергия через вентиль 3 частично возвращается в источник, а частично через вентили 3 и 4 перезаряжает конденсатор противоположной полярностью. Эти процессы происходят до тех rtop, пока напряжение на накопительном конденсаторе на достигнет амплитудного значе- ния напряжения источника. Если напряжение накопительного конденсатора равно или превыщает амплитудное значение напряжения источника, то в нечетных полупериодах источник заряжает конденсатор 5, который запасает энергию источника. В четные полупериоды напряжение конденсатора 5 суммируется с напряжением Дросселя 6 и конденсатор через вентиль 7 осуществляет заряд накопительного конденсатора за счет энергии, запасенной от истёчника в предыдущем полупериоде. Одновременно накопительный конденсатор заряжается через вентили 7 и 3 за счет сумми .-- г. рования напряжении конденсатора 5 и источника, т. ё. напряжения лучей звезды: источтшк-конден т6р-дроссель суммируются и обеспечивают передачу энергии источника в накопительный конденсатор, Ветвь этой звезды, содержащей дроссель, компенсируя емкостную составляющую тока, повышает козффициейг использования мощности устройства. Конденсатор 5 и дроссель 6 этой звезды, ограничивая ток источника, включенного в третью ветвь, дозируют ток зajpядa накоштельного конденсатора. Потери в реактивных токоограничителях обратно пропорционалы г из добротности, поэтому заряд накопителя осущестляется с высоким КПД. Этому способствует

также то, что ковденсатор 5 заряжается от источника через один вентиль, а разряд этого промежуточного конденсатора 5 на накопительный конденсатор 2, осуществляемый через дроссель 6, также производится через один вентиль 7.j

Таким образом, конденсатор) и источник переменного тока, образующие трехлучевую звезду (лучи которой соединены один с др1угим через вентиль,а между первым и вторым лучоМ включен накопительный конденсатор), ограничивая Ю ток заряда накопительного конденсатора,обеспечивают передачу знергии источника в конденсатор с требуемой скоростью и высоким КПД, позволяют заряжать накопительный конденсатор до удвоeimoro амплитудного значения напряжения ксточн№15 ка.Схема устройства имеет всего три диода вместо четырех в прототипе, т.е. на 33% меньще, и обеспечивая заряд накопительного конденсатора до вдвое больщего напряжения, позволяет бестрансформаторно в четыре раза увеличить знергию, 20 запасаемую накопительным конденсатором. Это, в свою очередь, позволяет улучшить удельные знергетические показатели устройства в целом.. Формулаизобретення Устройство для заряда накопительного конденса тора, содержащее источник переменного тока.

накопительный ковденсатор, депь из, соединеннь1х последовательно токоогратшчивающих дросселя и конденсатора и вентили выпрямителя, первь1Й их которых к накопительному i конденсатору подключен катодом, а второй - анодом, отличающееся тем, что, с целью улучщения удельных знергетических показателей, в нем анод первого вентиля соеданен с катодом второго через включенный с ними последовательно третий вентиль, а источник переменного тока образует с токоограничивающимв дросселем н конденсатором.; трехлучевую звезду, которая подключена конденсаторной ветвью к аноду первого, дроссельной - к аноду второго, а третьей ветвью - к аноду третьего вентилей.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертазе

-И-I