Устройство для заряда накопительного конденсатора Советский патент 1981 года по МПК H03K3/53 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для зарядки накопительных конден саторов в генераторах мощных импульсов, питающих оптические квантовые генераторы, плазменные двигатели, сварочные агрегаты и т.д.

Известно устройство для зарядки накопительного конденсатора, содержащее зарядные тиристоры, дозирующие конденсаторы, зарядный дроссель и накопительный конденсатор fl.

Недостатком этого устройства.является сравнительно низкая надежность работы.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее два дозирующих конденсатора, входной и двухобмоточный выходной дроссели, семь тиристоров и два диода С23.

Недостатки этого устрой(;тва связаны, в первую очередь, с рекупирацией остаточной энергии из дозирующих конденсаторов в выходной дроссель , который выполняют роль индуктивного накопителя, имеющего невысо- . кий КПД, повышение которого может . быть достигнуто лишь за счет увеличения массы дросселя. Кроме того, при каждом цикле дозирования ток, запасенный в выходном дросселе, пере- . брасывается из ветви одного тиристо10ра в ветвь с другим тиристором. В результате значения di/dt в пяти тиристорах из семи оказываются повышенными, что приводит к их перегреву. Это вызывает дополнительное

ts ухудшение КПД и увеличение массы теплоотводящих радиаторов.

Цель изобретения-- повышение коэффициента полезного действия и улучшение массо-габаритных показателей

20 устройства.,

Эта цель достигается тем, что в устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее первый

и второй дозирующие конденсаторы, первые обкладки которых соединены с отрицательным полюсом источника питания, первый и второй тиристоры, аноды которых через первый дроссель соединены с положительным полюсом источника питания, третий и четвертый тиристоры, катоды .Которых соединены с первым выводом первичной обмотки второго дросселя и катодом пятого тиристора, шестой и седьмой тиристоры, аноды которых соединены с вторым выводом первичной обмотки второго дросселя и анодом первого диода, катод которого соединен с отрицательным полюсом источника питания, причем вторая обкладка первого дозирующего конденсатора соединена с катодом первого, анодом третьего и катодом шестого тиристоров, вторая обкладка второго дозирующего конденсатора соединена с катодом второго, анодом, четвертого и катодом седьмого тиристоров, а вторичная обмотка второго дросселя через второй диод подключена к на-, копитапьиому конденсатору, введены дополнительный конденсатор и восмой тиристор, причем дополнительный конденсатор акпючён между катодом первого диода и точкой соединения анода пятого тиристора с катодом восьмого тиристора, анод которого соединен со вторым выводом первичной обмотки второго дросселя.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства .

Устройство содержит первый дроссель 1, через которй аноды первого и второго тиристоров 2 и 3 подключены к положительной шине источника питания. Катоды тиристоров 2 и 3 соединены соответственно с анодами третьего и четвертого тиристоров t и 5 и первыми обкладками первого и второго дозирующих конденсаторов 6 и 7, зторые обкладки которых соединены с отрицательным полюсом истоника питания, катодом первогб диода 8 и первой обкладкой дополнительног конденсатора 9. Катоды тиристоров 4 и 5 соединены с первым выводом первичной обмотки 10 второго дросселя 11 и катодом пятого тиристора 12. Второй вывод обмотки 10 соединен с анодом диода 8 и анодами шестого и седьмого тиристоров 13 и 14, катоды которых соединены соотвественно с катодами тиристоров 2 и 3. Анод тиристора 12 соединен со втЬрой обкладкой конденсатора 9 и

катодом восьмого тиристора 15, анод которого соединен со вторым выводом обмотки 10 дросселя 11, вторичная обмотка 16 которого через второй диод 17 подключена к накопительному конденсатору 18.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении напряжения на конденсаторах 6,7 и Э равны нулю. При включений устройства в блоке

управления (не показан) Лорнируются импульсы и - Un, сдвинутые по времени относите/Гьно друг друга на время ut, равное половине периода работы устройства. Импульсы U-, поступают на

входы теристоров 2,5 и 15, а импульсы входы тиристоров 3, и 15. Кроме того, в блоке управления формируются управляющие импульсы U. сдвиУл

и и

нутые относительно импульсов

на время At(7utxi, и импульсы U.

Управляющие импульсы U поступают на входы тиристоров 13,1 и 12, а импульсы и на входы тиристоров 12 и 15, на время паузы в зарядных циклах накопительного конденсатора 18.

При подаче импульса Ц открывается тиристор 2 и происходит колебательный заряд дозирующего конденсатора 6 до удвоенного напряжения источника питания. Тирис.торы 5 и 15 не открываются, так как напряжение на конденсаторах 7 и 9 равны нулю. По этой же причине не .открываются тиристоры 12 и 1 при подаче управляющего импульса U(|.

При поступлении импульса Urj открывается тиристор 3 и происходит колебательный заряд второго дозирующего конденсатора 7 до удвоенного напряжения источника питания. Одновременно с этим закрывается первый выходной тиристор 2, открывается тиристор 4 и происходит колебательный переразряд конденсатора 6 по цепи:

тиристор 4 - обмотка 10 дросселя 11 диод 8 - конденсатор 6. В момент когда обратное напряжение на конденсаторе 6 превысит (с учетом коэффициента трансформации дросселя 11) напряжение на накопительном конденсаторе 18 последний начнет заряжаться по цепи: обмотка 16 дросселя 11 диод 17 - конденсатор 18. Эти процессы будут протекать до поступления импульса УЗ при подаче которого тиристоры 12 и 13 открываются, что вызовет закрывание тиристора t. С этого момента начнется колебательный разряд первого дозирующего конде сатора 6 по цепи: конденсатор 6 конденсатор 9 тиристор 12 - обмотка 10 дросселя 11 - тиристор 13. Ког да напряжение на конденсаторе 6 дост гает почти нулевого уровня тиристор 13 закрывается, а диод 8 открывается и .энергия, запасенная в дросселе 11, полностью передается в конден сатор 9 по цепи: диод 8 - конденсатор 9 - тиристор 12, По окончании этого процесса тиристор 12 закрывается. При подаче следующего управляюще;то импульса вновь открывается тиристор 2, через который происходит колебательный заряд конденсатора 6 до удвоенногр напряжения источника питания. Одновременно открываются тиристоры 5 и 15 и происходит переразряд конденсатора 7 по цепи: второй тиристор 5 - обмотка 10 дросселя 11 - тиристор 15 - дополнительный конденсатор 9 - конденсатор 7 Когда напряжение на конденсаторе 9 достигает почти нулевого уровня тиристор 15 закрывается, а диод 8 открывается, и далее переразряд конденсатора 7 происходит по цепи: тиристор 5 - обмотка 10 дросселя 11 диод 8 - конденсатор 7. С момента, когда обратное напряжение на конденсаторе 7 превысит (с учетом коэффициента трансформации дросселя 11) напряжение на накопительном конденсаторе 18, одновременно с процессом переразряда конденсатора 7 начнется дальнейший дозаряд конденсатора 18 через диод 17. Эти процессы будут протекать до поступления импульса и, при подаче которого откроются тиристоры И и 12/ что вызовет закрывание тиристора 5 и кол бательный разряд конденсатора 7 по цепи: конденсатор 9 - тиристор 12 обмотка 10 дросселя 11 - тиристор 1Л - конденсатор 7. Когда напряжение на конденсаторе 7 достигнет почти ну левого уровня тиристор И закрывается и энергия, запасенная в дросселе 11, полностью передается- в конденсатор 9 по цепи: диод 8 - конденсатор 9 - тиристор 12 - обмотка 10 дросселя 11, По окончании этого процесса тиристор 12 закрывается. Далее процессы, описанные выше, многократно повторяются. При этом происходит заряд нaкoпиteльнoгo конденсатора 18 до заданного уровня напряжения. Благодаря нулевым начальным условиям на дозирующих конденсаторах 6 и 7 при каждом цикле дозирования этот заряд осуществляется с постоянным отбором мощности от источника питания. Во время паузы в зарядном цикле накопительного конденсатора 18 на входы тиристоров 12 и 15 подается управляющий импульс 1А. При этом энергия из конденсаторов 6 и 7 передается колебательно в дроссель 11 и запасается в нем е виде тока, протакающего по цепи: тиристор 15 тиристор 12 - обмотка 10 дросселя 11. При возобновлении зарядного цикла управляющий имПульс U. с тиристоipoB 12 и 15 снимается и энергия, запасенная в дросселе 11 за время паузы, передается в накопительный конденсатор 18, вьшеописанным путем. в Таким образом, введение тиристо-; рэ 15 и дополнительного конденсатора 9 позволило осуществить накопление остаточной энергии дозирующих конденсаторов не в выходном дросселе, а в дополнительном конденсаторе, что в свою очередь, позволило снизить . постоянную составляющую тока в дросселе 11 и уменьшить значения dt/dt в тиристорахV,5,12,13 и . Это привело к соответствующему повышению КПД и улучшению гассо-габаритных показателей устройства в целом. Формула изобретения Устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее первый и второй дозирующие конденсаторы, первые обкладки которых соединены с отрицательным полюсом источника питания, первый и второй тиристоры, аноды которых через первый дроссель соединены с положительным полюсом источника питания, третий и четвертый тиристоры, катоды которых соединены с первым выводом первичной обмотки второго дросселя и катодом пятого тиристора, шестой и седьмой тиристоры, аноды которых соединены с вторым выводом первичной обмотки второго дросселя и анодом первого диода, катод которого соединен с отрицательным полюсом источника питания, причем вторая обкладка первого дозирующего конденсатора сое динена с катодом первого, анодом тре его и катодом шестого тиристоров, вторая обкладка второго дотирующего конденсатора соединена с катодом вто рого, анодом четвертого и катодом седьмого тиристоров, а вторичная обмотка второго дросселя через второй диод подключена к накопительному конденсатору, отличающеес тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия и улучше8ния массо-габаритных показателей, введены дополнительный конденсатор и ВОСЬМОЙ тиристор, причем дополнительный конденсатор включен между катодом первого диода и точкой соединения анода пятого тиристора с катодом восьмого тиристора, анод которого соединен с вторым выводом первичной обмотки второго дросселя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Проблемы технической электродинамики, 1970, № 2, Киев, ИЭД АН ССР, с. 103. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 03 К 3/53, 1977.

/ ПР

гС

L4

/7

-КЬп

и

J

V5 Аи

Ф5

4,