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

Изобретение относится к импульсной 1эпектротехнике и может быть использовано при создании устройств для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов. По основному авт. св. № 6356ОЗ кзвестно устройство для заряда нежоп телыюго конденсатора, содержащее трехфазный источник переменного тока с отдельно выведенными фазными обмотками, к выходным клеммам каждой из которых подключены вентили и накопительные конденсаторы, а также импульсную нагрузку, подключаемую к накопительным конденсеьторам через управляемые коммутатор к блок контроля напряжения, причем накопи тельные конденсаторы сгруппированы в ячейку, образованную тремя соединенными последовательно конденсаторами, которая подключена к импульсной нагрузке через управляемый коммутатор, а каждая из трех фазных обмоток трехфазного источни ка переменного тока через вентиль подклю чена к одному из накопительных конденсаторов, две фазные обмотки включены со ласно, а третья фазная обмотка по отношению к ним включена встречно fl. Такое устройство имеет сравнительно высокие массо-габаритные показатели, и в нем отсутствует возможность регулирования уровня зарядногчэ напряжения накопительного конденсатора. Цель изобретения - улучшение удельных массо-габаритных показателей устройства цутем повышения уровня зарядного напряжения накопительного конденсатора, а также обеспечение возможности регулирования, например стабилизация величины напряжения накопительного конденсатора в процессе его заряда. Указанная цель достигается тем, что устройство для заряда накопительного ковн денсатора, содержащее трехфазный источник периленного тока с отдельно выведенш ми фазными обмотками, к выходным каждой из которых подключены вентили и накопительные конденсаторы, а также импульсную нагрузку, подключенную к н копитепьным конденсаторам через упра& пяемый коммутатх)р и бпок контроля напря женин причем накопительные конденсаторы сгруппированы в ячейку, образованную тремя соединенными последовательно конденсаторами, которая подключена к импульсной нагрузке через управляемый коммутатор, а каждая из трех фазных обмоток трехфазного источника переменного тока через вентиль подключена к одному из накопительных конденсаторов, две фаоные обмотки включены согласно, а третья фазная обмотка по отношению к ни включена встречно, дополнительно снабжено тремя диодами, тремя линейными дрос- селями с отводами от части витков из обмоток, и тремя группами тиристоров по числу, на единицу большим числа отводов от обмоток линей.ых дросселей, при этом диоды образуют диодную ячейку, включенную последовательно-согласно с управзтяемым коммутатором, и каждый из этих диодов подключен соответственно параллельно одному из накопительных кон денсаторов, свобоД№1е кониы обмоток линейных дросселей включены между фазны: ми обмотками источника переменного ток и анодами диодов, катоды которых через тиристоры соответствующих групп подклк чены к отводам от частей обмоток этих дросселей и к точкам соединения их обмо ток с фазными обмотками трехфазного источника переменного тока. На фиг. 1 изображена электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2, 3 и 4 - временные диаграммы изменения фазного напряжения U источника и напряжения U на накопительном конденсаторе. В этом устройстве импульсная нагруэка 1 через управляемый коммутатор-тиристор (или иной разрядник) 2 подключен к ячейке, состоящей из трех последовательно соединенных накопительных конден саторов 3, каждый накопительный конденсатор 3 через вентиль 4 и линейный дрос сель 5 подключен к фазной обмотке трехфазного источника 6 переменного тока, одна из обмоток трехфазного источника переменного тока имеет встречное включэ ние по отношению к двум другим обмоткам каждый линейный дроссель 5 снабжен отводом от частей витков его обмотки, который через тиристоры 7, 8 замыкается на один из выводов обмотки линейного .цроссепя 5, все три накопительных кон Денсатора 3 своими положительными обкладками соединены с катодом диода 9, анод которого подключен к отрицательной обкладке этих же накопительных конденсаторов, блок 10 контроля напряжения и управления тиристорами соединен с выводами ячейки накопительных конденсаторов 3. В соответствии с емкостью этих конденсаторов индуктивность дросселей 5 выбирают исходя из.условия резонанса цепи: конденсатор 3, индуктивность рассеяния фазы источника и индуктивность дросселя 5 на частоте переменного тока источника 8. Устройство для заряда накопительных конденсаторов работает следующим образом. Когда все накопительные конденсаторы 3 разряжены, напряжение на левой по схеме обмотке источника достигает нулевого значения и в следующий момент времени воэрастает в положительном направлении. Так как все тиристоры 7 и 8 заперты, то левый по схеме накопительный конденсатор 3 начинает заряжаться. Ток от источника переменного тока потечет по цепи: источник 6 переменного тока - линейный дроссель 5 - вентиль 4 - накопительный конденсатор 3 - источник 6 переменного тока. Происходит заряд накопительного конденсатора 3 от одной фазной обмотки трехфазного источника 6 переменного тока. При резонансном заряде накопительного конденсатора через линейный дроссель энергия в накопительный конденсатор передается в течение половины периода изменения напряжения источника, и накопительный конденсатор заряжается до напряжения J , практически равного удвоенному амплитудному значению фаэного напряжения U источника. В случае заряда накопительного ко денсатора через открытый тиристор, Н 1пример 7, индуктивное сопротивление зарядной цепи уменьшается, время заряда сокращается, скорость передачи энергии в накопитель также уменьшается, а зарядное напряжение снижается. Если заряд накопительного конденсатора осуществляется через тиристор 8, то он завершает ся за четверть периода изменения напряжения источника (фиг. 2) и конденсатор заряжается до амплитудного значения фазного напряжения источника. В следующей четверти периода напряжение на бкладках накопительного конденсатора стается неизменным, если накопительный

575

Конденсатор разрядить за 1р , то его заряд начинается спустя период после начала рассмотренного ранее заряда

Выполнение дополнительного линейного дросселя 5 с отводами от части витков его обмотки и коммутация частей его обмотки тиристорами 7 и 8 (число отво дов и тиристоров может быть любым) позволяет, изменяя параметры зарядной цепи накопительного конденсатора, регулировать скорость передачи энергии источника в накопительный конденсатор 3 к соответственно, длительность его заряда; от четверти периода (на фиг, 2) до половины периода (на фиг. 3) и ве1гачину энергии, запасаемой накопителем. Так как энергия, запасаемая накопительным конденсатором, пропорциональна квадрату напряжения УС. на его обкладках, то при изменении этого напряжения от ампли тудного до удвоенного амплитудного значения фазногх) напряжения источника энергия соответственно изменяется в 4 раза, а скорость передачи энергии источника в накопительный конденсатор - соответст венно в двухкратном диапазоне,

Во время положительных полуволн напряжения на двух других фазных обмотках источника осуществляется заряд двух других накопительных конденсаторов. Так как одна фазная обмотка включена встречно по отношению к двум другим, заряд второго накопительного конденсатора начинается через 60 эл. град, после начала заряда первого конденсатора, а заряд третьего накопительного конденсатора через 12О эп. град, после начала заряда первого конденсатора (фиг. 4). Еспи все три конденсатора заряжаются через линейный дроссель, то длительность их заряда не превосходит 18О°, а ячейка накопительных конденсаторов запасает энергию источника за , пропорциональное 300 эл. грай. После заряда накопительны конденсаторов подается импульс на тиристор 2, и накопительные конденсаторы разряжаются за время tp. Спустя время, пропорциональное 6О эл. град, заряд накопительных конденсаторов начинается снова.

Бели во время заряда первого накопитепьногю конденсатора блок 10 определяет, что энергия, запасенная накопительными конденсаторами превышает заданное значение, этот блок формирует соответст вующий сигнал на открытие тиристоров 7

16

или 8 во время заряда второго и третьего накопительных конденсаторов. В результате этого накопительные конденсаторы могут запасать разл1гчное значение энерг ии.

Так как параллельно каждому накопительному конденсатору включен диод 9, конденсатор, имеюпшй на11меньшее значение запасенной энерпш, разряжается первым и диод, шунтирующий его , предотвращает его переразряд при разряде остальных конденсаторов Таким образом, снабжение обмоток линейных дросселей отводами и коммутация ../ этих отводов в процессе заряда каждого накопительного конденсатора позволяет регулировать (например, стабилизировать) величину зарядного напряжения накопительных конденсаторов. Это, в свою очередь, обеспечивает регулирование энергии разрядных 5л пульсов в нагрузке, а также ее стабилизацию при изменении напряжения источника.

Формула изобретения

Устройство для заряда накопительнотхэ конденсатора по авт. св. № 6356ОЗ, отличающееся тем, что, с целью улучшения удельных массо-габаритны показателей и обеспечения возможности регулирования величины напряжения накопительного конденсатора, оно дополнительно снабжено тремя диодами, тремя линейными дpocceля Iи с отводами от части витков их обмоток, и тремя группами тиристоров - по числу, на ед1гаицу большим числа отводов от обмоток линейных дросселей, при этом диоды образуют диодную ячейк % включенную последовательно-согласно с управляемым коммутатором, и каждый из этих диодов подключен соо-лветственно параллельно одному из накопительных конденсаторов, свободные концы обмоток линейных дросселей включены между фазными обмотками источника переменного тока и анодами диодов, катоды которых через тиристоры соответствующих групп подключены к отводам от частей обмоток этих дросселей и к точкам соединения их обмоток с фазными обмотками трехфазного источника переменного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 6356ОЗ, кл. Н 03 К 3/53, 1978