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

Изобретение предназначено для заря да накопительного конденсатора генераторов мощных импульсов и относится к импульсным источникам питания. Известно трехфазное вентильно-конденсаторное выпрямительно-умножительное устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее диодную и конденсаторную ветви, включенные параллельно нагрузке, в диодную ветвь включены четыре соединенные последовательно вентиля, а в конденсаторную четыре промежуточных накопительных конденсатора, при этом источник питания, выполнен трехфазным, каждая его фазная обмотка подключена одним выводом к точке соединения пары диодов диодной ветви, а другая - к точке соединения пары конденсаторов конденсаторной ветви 1 j. В этом устройстве за полный период изменения питаютего напряжения происходит заряд промежуточных накопительных конденсаторов и напряжение на нагрузке достигает пятикратного значения амплитуды фазного напряжения источника питания. Устройство хотя и обладает высоким коэффициентом умножения, но оно характеризуется сравни тельно низким коэффициентом мощности так как от источника наряду с активной составляющей тока потребляетс.ч значительная реактивная составляющая Ближайшим по технической сущности к изобретению является устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее трехфазный источник переменного тока с отдельно выведенH JMH фазными обмотками, вентильно-конденсаторный выпрямитель-умножитель напряжения, образованный двумя диоднокондепсаторными ячейками, причем каждая его ячейка состоит из последовательно включенных диода и конденсатора, две фазные обмотки трехфазного источника переменного тока вктаочены между крайними выводами диодно-конденсаторных ячеек, а третья Фазная обмотка - между точками соединения конденсатора и катода диода одной ветви и анода диода и конденсатора другой 2. Это устройство обеспечивает пятикратное умножение вьтрямляемого напряжения, однако оно характеризуется относительно низким коэффициентом мощности, так как от источника потребляется значительная реактивная составляющая тока. Недостатком устройства является также несколько заниженный v коэффициент его полезного действия, особенно на начальной стадии каждого зарядного цикла, когда в течение одного полупериода ток заряда накопителя ограничен лишь активным сопротивЛением обмоток источника. Кроме того, относительно невысокое значение выходного напряжения (коэффициент умножения равен 5) приводит к сравнительно низкой скорости передачи энергии источника в накопительный конденсатор и завышению массо-габаритных показате лей устройства в целом. Цель изобретения - улучшение массогабаритных характеристик и повышение величины выходного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для заряда накопитель ного конденсатора, содержащем трехфаз ный источник переменного тока с от дельно выведенными фазными обмотками и вентильно-конденсаторный выпрямитель умножитель напряжения, образованный двумя диодно-конденсаторными ячейками, каждая из которых состоит из включенных последовательне диода и конден сатора, две фазные обмотки, источника включены между крайними выводами диод но-конденсаторных ячеек, а третья фаз ная обмотка - между точками соединени конденсатора и катода диода одной вет ви и анода диода и конденсатора друго ветви, параллельно фазным обмоткам, включенным между крайними выводами ди одно-конденсаторных ячеек, дополнител но подключены цепочки, состоящие из последовательно соединенных диода и линейного дросселя, состоящие из последовательно соединенных диода и линейного дросселя, при этом анод диода первой цепочки и катод диода второй цепочки подключены в точках соединени обкладки конденсатора и соответствующих фазных обмоток, а накопительный конденсатор через диод подключен к точкам соединения диодов и дросселей упомянутых цепочек. Такое зарядное устройство позволяе заряжать накопительный конденсатор д более высЬкого значения выходного напряжения, которое в 6, 4 раза превыша ет амплитудное значение напряжения, трехфазного источника переменного ток Заряд накопительного конденсатора про изводится с более высоким КПД за счет заряда через реактивные элементы, а также с высоким значением коэффициента мощности за счет применения в каче стве реактивных токоограничивающих сопротивлений одновременно конденсатора и линейного дросселя. Все это позволяет значительно улучшить массогабаритные показатели зарядного устройства. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для заряда накопительного конденсатора. Устройство содержит трехфазный источник переменного тока с отдельно выведенными фазными обмотками 1, 2 и 3 и две диодно-конденсаторные ячейки, одна из которых образована последовательно соединенными линейным дросселем 4, диодом 5, конденсатором 6 и диодом 7, а вторая - 8, конд-енсатором 9, диодом 10 и линейным дросселем 11. Накопительный конденсатор 12 через диод 13 подключен параллельно одной из этих ячеек. Реактивные токоограничивающие сопротивления - конденсаторы б и 9 и линейные дроссели 4 и 11 ограничивают величину тока, потребляемого от источника, а конденсаторы б и 9 также являются промежуточными накопителями энергии. Ограничивая скорость заряда накопителя от источника и запасая энергию источника в течение одного полупериода изменения его тока, они в течение другого полупериода отдают эту энергию с высоким КПД в накопительный конденсатор. Для получения максимального коэффициента умножения напряжения начала Фазных обмоток необходимо подключить к одной диодно-конденсаторной ячейке, а концы - к другой. Например, диод 5 соединен с началами фазных обмоток 1 и 2, а диод 10 - с концами фазных обмоток 2 и 3. Это приводит к тому, что векторы линейных напряжений фазных обмоток 1, 2 и 2, 3 сдвинуты друг относительно друга на 60 эл. град, и вектор линейного напряжения фаз 2, 3 опережает вектор линейного напряжения фаз 1, 2. Устройство работает следующим образом. Если за исходный момент начала его работы принять, что в этот момент времени линейное напряжение фазных обмоток 2, 3 равно нулю, тогда в рассматриваемом многоканальном устройстве одновременно линейное напряжение фазных обмоток 1, 2 будет приложено к конденсатору 9 и к накопительному конденсатору 12. Таким образом, будет происходить заряд этих конденсаторов. Ток заряда накопительного конденсатора 12 протекает через линейный дроссель 11, что при соответствующем подборе параметров элементов может обеспечить отсутствие угла сдвига между током и напряжением. Это обеспечивает высокий коэффициент мощности, К концу первой четверти периода конденсатор 9 зарядится до некоторого значения напряжения, равного напряжению на накопительном конденсаторе 12. Кроме того, в течение первой четверти периода будет происходить заряд конденсатора б линейным напряжением фазных обмоток 2, 3. Одновременно это напряжение будет при