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

Изобретение относится к импульсной технике и может быть иснопьзовано в источниках импульсного питания, например лазеров. Известны устройства для зар$зда накопительных конденсаторов, содержащие ин дуктивно-емкостные преобразоватепь, тран форматор, выпрямитель & также коммутатор, включенный, на входе трансформатора. Стабилизация входного тока таких устройств обеспечивается за счет выбора реактивных элементов индуктивно-емкостного,преобразователя таким образом, чтЬ модуль его входного сопротивления не зависит от величины напряжения на накопительном конденсаторе (величины сопротивления нагрузки индуктивно емкостного преобразователя) .1 . Наиболее близким по технической сущности к прбдпагаемому.51впяется устройст во для заряда накопительного конденсатора, содержащее трехфазный источник переменного; напряжения, фазные индуктивноемкостные преобразователи, выполненные по Г-образной схеме с переключенными дросселя га, реактивные элементы которых выбраны из условия стабилизации входного тока, а также последовательно, соединенные трансформатор, вход которого зашунтирован включенным параллельно первичной обмотке -коммутатором, выпрямитель и накопительный конденсатор f Основным недостатком указанных иэвестных устройств является то, что при зараде накопительного конденсатора до напряжения, равного или меньшегчэ половины нсяушнального, при сохранении частоты следования разрядных импуттьссв уровень входного тока остается тем же, что и при заряде накощ1тельного конденсатора до номинально1-ю напряакения. В результате значительно снижаются энергетические характеристики устройства. Этот недостаток особенно сказьюа&тся при длительной работе устройства в указанном режиме. Цель изобретения - увеличение КПД устройства в режиме заряда наполнительного конденсатора до напряжения, равного или меньшего поповине номинального без изменения частоты следования разрядных импульсов, путем уменьшения уровня стабилизированного входного тока устройства в указанном pe Kinvie.

Поставленная цель .достигается.тем, что в устройстве для заряда накопительного конденсатора, содержащем трехфазный источник переменного тока, фазные индуктивно-емкостные преобразсеатели, выполненные по Г-образной схеме,с предвключенными дросселями, реактивные элементы которых выбраны из условия стабилизации входного тока, а также последовательно соединенные трансформатор , вход которого зашунтирован включенным параллельно первичной обмотке коммутатором, выпрямитель и накопительный конденсатор, каждый фазный индуктивно-емкостный преобразователь снабжен двумя нормальнозамкнутыми и двумя нормаль нор азомкнутыми ключами, причем один из нормальнозамкнутых ключей включен между клеммой каждой фазы трехфазного источника переменного тока и зажимом соответствующего фазного индуктивно-емкостного преобразователя, к которому подсоединен только дроссель, а второй - между зажимом соответствующей фазы первичной обмотки трансформатора и зажимом того же фазного индуктивно-емкостного преобразователя, к которому подсоединен дроссель и конденсаторная батарея, один из нормальноразомкнутых ключей включен между той же клеммой фазы трехфазного источника переменного тока и зажимом того же фазного индуктивно-емкостного преобразователя, к которому подсоединены дроссель и конденсаторная батарея, а второй - между тем же зажимом первичной обмотки трансформатора и зажимом того же фазного индуктивно-ем костного преобразователя, к которому подсоединен только дроссель.

Кроме того, в устройства для заряда накопительного конденсатора в однофазном исполнении нулевая кпемма источника переменного тока соединена-с зажимом и дуктивно-емкостного преобразователя, к которому подключена только конденсаторная батарея и один из зажимов первичной обмотки трансформатора.

В качестве ключей могут быть использованы различные меканичесЛсие, электромашитные или полупроводниковые исполнитепьные органы. Особенностью их йвляется то, что они срабатьгоают только при зараде накопительного конденсатора до

напряжения, равного или меньшего половины номинального. При этом нopмaльнoзa fкнутые ключи размыкаются, а нормальноразомкнутые - замыкаются.

На фиг. 1 представлена блок-схема

устройства -В трехфазном исполнении на фиг. 2 - то же в однофазном исполнении.

Устройство содержит трехфазный {однофазный ) источник 1 переменного напря,жения, фазные индуктивно-емкостные преобразователи 2, подключенные к зажимам первичной обмотки трансформатора 3 и к клеммам трехфазного источника переменного напряжения через нормальнозамкнутые 4 и нормапьноразомкнутые 5 клю, чи, шунтирующий первичную обмотку трансформатора коммутатор 6 и подсоединенные последовательно ко вторичной обмотке трансформатора выпрямитель 7 и накопительный конденсатор 8.

Благодаря введению ключей дос гигается двухкратное снижение уровня стабилизированного входного тока устройства при заряде накопительного конденсатора до напряжения, равного или меньшего половины номинального.

Так при заряде накопительного конденсатора до напряжения, равного или меньшего полсжины номинального нормальнозамкнутые ключи размыкаются, а нормапьноразомкнутьте - замыкаются, В результате коммутации получаем Г-образную схему индуктивно-емкостного преобразователя, в которой дроссель перенесен в Цепь нагрузки . При этом.входное сопротивление фазного индуктивно-емкостного преобразователя увеличивается в два раза, чем достигается двухкратное снижение уровня стабилизированного входного тока устройства..

Аналопичным образом может быть построено устройство, содержащее индуктивно-емкостный преобразователь, выполненный по Г-образной схеме с предвклюj ченной конденсаторной батареей. Яазличие закшочаётся лишь в выборе реактивных элементов.

Конструктивное исполнение дросселей может быть различнь1М. Оно диктуется критериями оптимальности, которыми ру- ководствуются при проектировании конкретного электротехнического устройства.

Предлагаемое устройство успешно может быть использовано, например, в лазерных установках, предназначенных для различных технологических операций (термоупрочненность,сварка,прощивка отверстий и т. п.) .выполнение которы х требует заряда накопктельного конденсатора, как правило, до двух и реже до трех урсеней напряжения, при этом один уровень напряжения больше другого в два раза. Таким образом, использсеаниа нсжых эпементов - ключей , выгодно отличает предлагаемое устройство, так как при заряде накопительного конденсатора до напр5пк8ния, равного или меньшего полови ны номинального, вдвое уменьшается уровень входного тока и, следовательно, повышается КПД устройства, что в итоге позволяет обеспечить заряд накопительног конденсатора при высоких энергетических показателях. Формула изобретения 1. Устройство для заряда накопительно го конденсатора, содержащее трехфазный источник переменного тока, фазные индуктивно-емкостные преобразователи, выполненные по Г образной схеме с предвключенными дросселями, реактивные элементы которых выбраны из условия стабилизации входного тока, а также последовательно соединенные трансформатор, вход которого зашунтирован включенным параллельно пер вичной обмотке коммутатором,. выпрямитель и накопительный конденсатор, отличающееся тем, что, с целью увеличения КПД в режиме заряда накопительного конденсатора до напряжения, равного или меньшего половины номинального, без изменения частоты следования разрядных импульсов, каждый фазный индуктивно-емкостный преобразователь снаб жен двумя нормальнозамкнутыми и двуъ-гя нормальноразомкнутыми ключами, причем один из нормальнозамкнутых ключей вклк чен между клеммой каждой фазы трехфазного источника переменного тока и зажимом соответствующего фазного индуктивно-емкостного преобразователя, к которому подсоединен только дроссель, а второй - между зажимом соответствующей фазы первичной обмотки трансформатора и зажимом того же фазного индуктивноемкостного преобразователя, к которому подсоединен дроссель и конденсаторная батарея, один из нормальноразомкнутых: ключей включен между той же клеммой фазы трехфазного источника переменного тока и зажимом того же фазного индуктивно-емкостного преобразсжателя, к которбму подсоединены дроссель и конденсаторная батарея, а второй - между тем же зажимом первичной обмотки трансформатора и зажимом того же фазного индуктивноемкостного преобразователя, к которому подсоединен только дроссель. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ш е е с и тем; что в однофазном исполнении нулевая клемма источника переменного тока соединена с зажимом индуктивноемкостного преобразователя, к которому подключена только конденсаторная батарея и один из зажимов первичной обмотки трансформатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 169564, кл. 21а 1/01, 19g5. 2.Миляк А. Н., Волков И. В. Системы неизменного тока на основе индуктивно-емкостных преобразователей. К., Науксва думка , 1974. 3.Волков И. В.,- Вакуленко В. М. Источники электропитания пазеров. К., Техника, 1976, с. НО (прототип).