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

1

Изобретение относится к импульсной электротехнике и может быть использовано для зарядки до высоких уровней напряжения накопительного конденсатора генераторов мощных импульсов, пред-5 назначенных для питания оптических квантовых генераторов, локаторов, импульсных плазменных двигателей, электрической сварки металлов и т.п., при обеспечении потребления постоян- Ю ной мощности от сети постоянного тока при периодически повторякядихся зарядно-разрядных процессах накопительного конденсатора.

Известны устройства для 15 накопительного конденсатора, обеспечивающие постоянный отбор мсмцности от сети постоянного тока и состоящие из управляемых полупроводниковых ключей и дозирукадих элементов-дрос- 20 селей или конденсаторов fl, 2.

Однако эти устройства допускают Ьравнительно низкую частоту дозироЬания, что не обеспечивает удовлетворительные удельные массо-габаритные25 показатели.;

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для зарядки накопительного конденсатора, содержа-30

щее входной дроссель и дозирующий конденсатор, подключенный к последовательной цепочке, состоящей из тиристора, включенного в прямом направлении, и зашунтированных диодом в обратном направлении зарядного дросселя и накопительного конденса:тора з.

Указанное устройство осуществляет емкостное дозирование з нергии, и поэтому частота дозирования определяется допустимой частотой переключения тиристоров.

Нормальная работа устройства, т.е. полная разрядка дозирующего конденсатора, обеспечивается лишь при напряжении на дозирующем конденсаторе в два раза превышающем напряжение накопительного конденсатора (условие устойчивости работы схемы).

Поэтому напряжение питающей сети постоянного тока должно быть не ниже заданного напряжения заряда накопительного конденсатора Цц с учетом .tv напряжение источника должно несколько превышать 11ц .

Это обстоятельство в подавляющем большинстве случаев принуждает ставить на входе устройства преобраэователь с повышанлдим трансформатором

Кроме этого описанное устройство критично к временному снижению напряжения питающей сети (например из-за коммутации параллельно подсоединенной стационарной нагрузки), так как даже при единичном нарушени условия устойчивости работы устройство при восстановлении напряжения питающей сети не может выйти на заданный режим зарядки, а также в нем сложно осуществить необходимую пауз в зарядном процессе б.ез перерыва в работе устройства.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства путем уменьшения влияния снижения напряжения питания.

Поставленная цель достигается тем/ что в устройство для зарядки накопительного конденсатора, содержащее входной дроссель и дозирующий конденсатор, подключенный к последовательной цепочке,состоящей из тиристора, включенного в прямом направлении, и зашунтированных диодом в обратном направлении зарядного дросселя и накопительного конденсатора, введен тиристорный мост,каждое плечо которого содержит тиристор, включенный в проводящем направлении одна из диагоналей подключены через дроссель к питающей сети, а в другую диагональ включен дозирующий конденсатор.г

Принципиальная электрическая схема устройства для зарядки накопительного конденсатора приведена на чертеже.

Устройство для зарядки накопительного конденсатора содержит входной дроссель 1, включенный межд входными зажимами и тиристорным мостом, плечи которого состоят из тиристоров 2-5, дозирукадий конденсатор б, включенный в диагональ тиристорного моста, подключенную параллельно дозирующему конденсатору 6, последовательную цепочку из тиристора 7 и зашунтированных шунтирующим диодом 8 зарядного дросселя 9с накопительным конденсатором 10.

Устройство работает следующим образом.

При подаче серии управляющих сигналов на тиристорный мбст,состоящий из тиристоров 2-5, тиристоры последнего начинают попарно включаться, производя зарядку и перезарядку дозирующего конденсатора б. При это при каждом цикле перезарядки, напряжение дозирующего конденсатора 6 удваивается по отношению к предыдущему напряжению на нем. Через ц циклов перезарядки напряжение на дозирующем конденсаторе б достигает заданного и становится равным Ug-U -Zn,

где УС напряжение питающей среды; п - число циклов перезарядки.

При этом тиристоры моста автоматически закрываются по окончании очередного колебательного процесса перезарядки.

По достижении напряжением дозирующего конденсатора заданного уровня управляющие сигналы с тиристоров моста снимаются и последние закрываюся.

, Управляющий сигнал подается на тиристор 7, который открываясь производит разрядку дозирующего конденсатора б на накопительный конденсатор

10 через зарядный дроссель 9. При эт шунтирующий диод 8 обеспечивает нулевые начальные условия для последующего цикла зарядки дозирующего конденсатора 6.

Как только напряжение дозирующего конденсатора 6 достигает нулевого значения, цикл его перезарядки повторяется, при этом должно быть выдержано условие устойчивости работы

(Llg7/2UH).

Число циклов перезарядки дозирующего конденсатора б должно быть четным.

В приведенной на чертеже схеме начинать цикл перезарядки должны тиристоры 4 - 5, а кончать - тиристоры 2 - 3.

Предположим, что по каким-либо причинам условие Ug 7/ 2иц в очередном цикле перезарядки не соблюдено.

При очередной зарядке накопительного конденсатора 10 на дозирующем конденсаторе 6 останется остаточное напряжение ИрстСзнак остаточного напряжения конденсатора б показан на чертеже) . Тогда при очередном цикле перезарядки конечное напряжени конденсатора б будет выше заданного на величину остаточного напряжения, т.е. Ug- 2п Uc + UOCT iTO обеспечит при восстановлении нормальных условий автоматический выход устройства на заданный режим зарядки.

Как следует из описания работы устройства, время закрытого состояния тиристора 7 увеличивается в п ра по сравнению с аналогичным тиристором прототипа (при одной и той же частоте работы дозирующего конденсат,ора).

Это обстоятельство позволяет обеспечить необходимую паузу в зарядном процессе без перерыва в работе устроства, т.е. обеспечить постоянство потребления мощности в циклическом зарядно-разрядном режиме.

Предлагаемое устройство потребляе от сети ток, форма которого соответствует м сериям расходящихся импульсов, где т- количество доз энергии дозирующего конденсатора б, передаваемых в накопительный-конденсатор 10. Однако количество энергии каждой

дозы строго постоянно, что обеспечивает потребление постоянной мощности от питающей сети в процессе зарядки накопительного конденсатора.

Формула изобретения

Устройство для зарядки накопительного конденсатора, содержащее вход- ной дроссель и дозирующий конденсатор, подключенный к последовательной цепочке, состоящей из тиристора, включенного в прямом направлении, и зашунтированных диодом в обратном направлении зарядного дросселя и накопительного конденсатора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства путем уменьшения влияния снижения напряжения питания, в него введе

тиристорный мост, кахщое плечо которого содержит тиристор, включенный в проводящем направлении, одна из диагоналей подключена через входной дроссель к питакяцей сети, а в другую f. диагональ включен дозирующий конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Хоуэл Р. Преобразование напряжения постоянного тока с помощью

звенящего дросселя Электрбника, 1966, с. 39.

2.Бертинов А.И. и др. Импульсные источники вторичного питания с дозаторами энергии. - Электроника,

5 1976, № 11, с. 17. рис. 1а.

3.Бертинов А.И. и др. Импульсные источники вторичного питания с дозаторами энергии. - Электроника, 1976, № 11, с. 17. рис. 16 /прототип

f

г4

-О

S

5

(-

А

r3Ji.

.