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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ НАКОПИТЕЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА

1

Изобретение относится к импульсной электронике и может быть использовано для зарядки до высоких уровней напряжения накопительного конденсатора 5 генераторов мощных импульсов, предназначенных для питания оптических квантовых генераторов, локаторов, импульсных плазменных двигателей, электрической сварки металлов и т.д. 0

Данное устройство обеспечивает потребление постоянной мощности от питающей сети при периодически повторяющихся зарядно-разрядных процессах накопительного конденсатора.

Известны устройства для заряда накопительного конденсатора содержащее диодно-тиристорный выпрямительный мост и подключенную пapaллeJiьнo ему цепочку из последовательно соеди- 2Q ненных диода, первого накопительного конденсатора, тиристора, второго накопительного конденсатора и второго диода, аноды диодно-туристорного моста соединены с катодом, а егр ка- 25 тоды - с анодом упомянутого тиристо ра 1.

Недостатком данного устройства яв- . ляется громоздкость и низкая надежность работы. 30

Известно также устройство для зарядки накопительного конденсатора, содержащее два зарядных тиристора и два дозирующих конденсатора, соединенных в мостовую схему, к общим точкам анодов зарядных тиристоров и дозирующих конденсаторов которой подключены катоды входных тиристоров, аноды которых через входной дроссель соединены с плюсовой .шиной источника питания, катоды зарядных тиристоров соединены с катодом шунтирующего тиристора и одним концом зарядного дросселя, вторичная обмотка которого через диод соединена с накопительным конденсатором, причем ано; шунтирующего тиристора соединен с точкой соединения дозирующих конденсаторов и минусовой шиной источника питания. Нормальная работа известного устройства, т. е. шо.г1ная разрядка дозирующих конденсаторов, обеспечивается лишь при напряжении на каждом из них в два раза превышающем напряжение накопительного конденсатора (условие устойчивости работы схемы) / а, следовательно, напряжение питающей сети должно быть не ниже заданного напряжения накопительного конденсатора им (с учетом Cg напряжение сети должно несколько превышать Uj 2. Недостатками данного устройства являются отсутствие гальванической развязки между зарядной и разрядной Депью емкостного накопителя и наруше ние режима потребления постоянной мощности при случайном снижении напряжения питающей сети, что значитель но снижает надежность устройства; невозможность потребления мощности из сети при паузах в зарядном цикле накопителя (паузы необходимы для проведения разрядки и последующей деионизации. импульсной наг гхузки) . Это обстоятельство приводит к необходимости дополнять схему устройства спецйгшьными схемами, обеспечивающими потребление мощности в паузе, что, в свою очередь, снижае удельные массо-габаритные характерис тики устройства в целом. Цель изобретения - повышение наде ности работы устройства. Поставлейная цель достигается тем что в устройство Для зарядки накопительного конденсатора, содержащее два зарядных тиристора и два дозирующих конденсатору, соединенных в . мостовую схему, к общим точкам анодов зарядных тиристоров и дозирующих конденсаторов которой подключены катоды входных тиристоров, аноды кот рых через входной дроссель соединены с плюсовой шиной источника питания, катоды зарядных тиристоров соединены с катодом шунтирующего тиристора и одним концом первичной обмотки заряд ного дросселя, а вторичная обмотка которого через диод соединена с накопительным конденсатором, причем анод шунтирующего ти зистора соединен с точкой соединения дозирующих конде саторов и минусовой шиной источника питания, введены два дополнительных тиристора и дополнительный диод, вкл ченный между вторым концом первичной обмотки зарядного дросселя и минусовой шиной источника питания, причем аноды дополнительных тиристоров соединены с вторым концом первичн ой обмоткй зарядного дросселя, а ихкатодь1 соединены соответственно с анодам входных тиристоров. На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для заряда накопительного конденсато ра. ; . Рхема устройства содержит входной дроссель 1, входные тиристоры 2 и 3, зарядные тиристоры 4, 5, дозирующие конденсаторы б и 7, дополнитёльШе тиристоры 8 и 9, шунтирующий тиристб 10, разделительный диод 11, зарядный дродсёль 12 с гальванически разделен ными обмэгками, диод 13 и накопитель ный конденсатор 14. Устройство работает следующим образом. Управляющий сигнал подается на входной тиристор 2, который, открываясь, производит колебательную зарядку дозирующего конденсатора 6 через входной дроссель 1 до двойного (без учетаГр) напряжения питающей сети, после чего тиристор 2 самопроизвольно закрывается. После зарядки конденсатора б подается управляющий сигнал на зарядный тиристор 4 и дозирующий конденсатор б начинает разряжаться по цепи конденсатор 6, тиристор 4, дроссель 12, диод 11. В момент, когда напряжение дозирующего конденсатора б достигает нулевого значения, его энергия электрического поля прлностью переходит в энергию электромагнитного поля заряд-, ного дросселя 12, полярность обмоток дросселя меняет знак, открывается диод 13 и начинается передача .энергий зарядного дросселя 12 накопительному конденсатору 14, т.е. зарядка его цепи вторичная обмотка дросселя 12, конденс&тор 14, диод 13. Одновременно по параллельной цепи первичная обмотка дросселя 12, диод 11, конденсатор б, тиристор 4, начи.нается переразрядка дозирующего конденсатора б. По окончании процесса накопительный конденсатор заряжается на величину полу- ченной дозы энергии, дозирующий конденсатор 6 перезаряжается с обратным знаком до напряжения, равного напряжению накопительного конденсатора 14 с учётом коэффициента связи обмоток дросселя 12, а зарядный тиристор 4 самопроизвольно закрывается. После этого управляющие сигналы подаются на дополнительный тиристор 8 и шунтирующий тиристор 10, последние открываются и энергия перезаряда дозирующего конденсатора б передается в магнитное поле зарядного дросселя 12 по цепи конденсатор б, тиристор 10, дроссеЛь 12, тиристор 8. Как только напряжение дозирующего конденсатора б достигает нулевого уровня, тиристор 8 самопроизвольно закрывается и энергия перезаряда конденсатора б оказывается запасенной в короткозамкнутом зарядном дросселе 12 (через дроссель протекает ток по цепи дроссель 12, диод 11, тиристор 10). Одновременно с подачей сигнала уп- . равле ния ка зарядный тиристор 4 правляющий сигнал подается на входной .тиристор 3 и одновременно с ередачей энергии дозирующего конденатора б в накопительный конденсатор 14 и зарядный дроссель 12 происходит олебательная зарядка дозирующего коненсатора 7 по цепи дроссель 1, тиистор 3, конденсатор 7. В момент закрытия дополнительного иристора 8 начинается разрядка дозирующего конденсатора 7 и зарядка дсг зирующего конденсатора 6. Разрядка дозирующего конденсатора 7 происходит после подачи сигнала управления на зарядный тириСтор 5. В момент открытия зарядного тиристора 5, ток энергия)i запасенный в дросселе 12, перебрасывается в цепь дроссель 12, диод 11, конденсатор-7, тиристор 5. При этом запасенный в предыдущем цикле ток складывается с разрядным током дозирующего конденсатора 7, шунтирующий тиристор 10 самопроизвольно запирается и происходит указанным образом пополнение энергии зарядного дросселя 12 и последующая передача ее в накопительный,конденсатор 14, а также перезарядка с обратным знаком дозирующего конденсатора 7. Энергия перезаряда дозирующего конденсатора 7 передается обратно в дроссель 12 с помощью тиристоров 9 и 10. В дальнейшем описанные процессы многократно повторяются.

Таким образом, путем попеременной подачи сигналов на тиристоры 2-5, 8-10, 3, 4, 9-10 и т.д., происходит зарядка накопительного конденсатора 14 с постоянным отбором мощности от питающей сети, благодаря постоянному обеспечению нулевых начальных условий зарядки Дозирующих конденсаторов 6, и 7.

Во время паузы в зарядных циклах накопительного конденсатора 14 работа схемы не прекращается, но меняется алгоритм подачи управляющих сигналов на тиристоры устройства. Тиристор 10 включается на все время паузы подачей на его управляющий электрод . постоянного сигнала упраЗвления. Тиристоры 8 и 9 во время паузы остаются закрытыми (сигналы управления не подаются) , а на входные и зарядные с . тиристоры начинают подаваться сигналы управления в следующей последовательности 2-5, 3, 4. Последние, открываясосуществляют передачу энергии в дроссель 12, которая запасается в нем в виде тока, протекающего по цепи дроссель 12, диод 11, тиристор 10.

При возобновлении зарядного цикла постоянный сигнал управления снимает с тиристора 10, возобновляется описанный алгоритм подачи сигналов на тиристоры устройства, тиристор 10 зарывается при очередном разрядном цикле одного из дозирующих конденсаторов и энергия, накопленная во время паузы в зарядном дросселе 12, переходит в накопительный конденсатор 14 указанным образом.

Следовательно, данное устройство потребляет неизменную во времени мощность в циклическом зарядко-разрядном режиме работы и может работать от низковольтной питающей сети.

В предложенном устройстве по сравнению с известнь1м значительно улучшены удельные масср-габаритные показатели за счет (того, что отпадает необходимость установки на входе устройства преобразовательно-трансформаторного блока и создания специальных схем, потребляйцих энергию; во время паузы в заряднйм ццкле емкостного накопителя . .

Кроме того, повышена надежность устройства за счет самовосстановления постоянства потребления мощности при случайных колебаниях напряжения питающей сети и гальванической развязки/ между зарядкой и разрядной цепями накопителя.

Формула изббретения

Устройство для зарядки накопительного конденсатора, содержащее два зарядных тиристора и два дозирующих конденсатора, соеданенных в мостовую схему, к общим точкам анодов зарядных тиристоров и дозирующих конденсаторов которой подключены катоды входных тиристоров, аноды которых через входной дроссель соединены с плюсрврй шиной источника питания, катоды зарядных тиристоров соединены с катодом шунтирующего тиристора и одним концом первичной обмотки зарядного дросселя, вторичная обмотка которогр. через диод соединена с накопительным крнденсатором, причем анод шунтирующего тиристора соединен с ;тбчКой; соединения дозирующих конденсаторов и минусовой Яшиной источника питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, в него введены два дополнительных тиристора и дополнительный диод, вгшюченный между вторым концом первичной обмотки зарядного дросселя и ;мийус6вой шиной источника питания причем аноды дополнительных тиристоров соединены с вторым концом первичной обмотки зарядного дросселя, а их като ды соединены соответственно с анода ш входных тиристоров.

Источники информации, Принятые во внимание, при экспертизе

с. 154 - 157.

748814

J

i

KI-I