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

Изобретение относится к импульсно технике и может быть использовано в каскадных генераторах высоковольтных импульсов. Известно устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее трехфазный источник переменного тока, подключенный через вентильно-конденсаторный выпрямитель к нако пительному конденсатору ll. Такое устройство обеспечивает малую величину пульсаций выходного напряжения, однако оно имеет сравнител но низкое максимальное значение заря ного напряжения, максимальное значение которого всего лишь в два раза превосходит амплитудное значение линейного напряжения трехфазного источ ника питания. Завышенное количество полупроводниковых элементов, а именно, равное двенадцати, отрицательно сказывается на удельных энергетических показателях устройства. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее трехфазный источник переменного тока, вентильно-ко.нденсаторный каскадный выпрямитель-умножитель напряжения, состоя- щий из трех последовательно соединенг ных каскадов, каждый из которых выполнен на двух соединенных последовательно конденсаторах и двух вентилях, один из которых своим катодом подключен к свободной обкладке одного конденсатора., другой своим анодом подключен к свободной обкладке другого конденсатора, при этом анод одного и катод другого вентилей первого каскада подключены к началу первой фазы трехфазного источника переменного тока, конец которой соединен с концом второй фазы, а к свободным обкладкам конденсаторов третьего каскада подсоединен накопительный конденсатор 21. 3 Такое устройство имеет минимально возможное количество полупроводниковых эл.ементов (шесть вентилей) и про межуточных емкостных накопителей (шесть промежуточных вольтодобавочных конденсаторов), что обеспечивает достаточно хорошие удельные энер тические показатели. Однако в известном устройстве не достаточно полно использованы возмож ности максимального значения зарядн го напряжения на накопительном кон денсаторе. i При наиболее выгодном для этого устройства соединении вторичных об моток в звезду накопительный конден сатор может быть заряжен только до напряжения бУТ где Ц-ф- амплитудное значение фазного напряжения источника. Это отрицательно сказывается на удельных энергетических показателях устройства, например, на величину энергии, запасаемой накопительным конденсатором за один цикл заряда, отнесенную к габаритной (типовой) мощности трехфазного источника пере менного тока. Цель изобретения - увеличение максимального зарядного напряжения и улучшение удельных энергетических показателей устройства для заряда накопительного конденсатора. Эта цель достигается тем, чтов устройстве для заряда накопительного конденсатора,содержащем трехфазный источник переменного тока, вентильно-конденсаторный каскадный выпрямитель-умножитель напряжения, состоящий из трех последовательно соединенных каскадов, каждый из которых выполнен на двух соединенных последовательно конденсаторах и двух вентилях, один из которых своим катодом подключен к свободной обкладке одного конденсатора, другой своим анодом подключен к сво бодной обкладке другого конденсатора , при этом анод одного и катод другого вентилей первого каскада подключены к началу первой фазы тре фазного источника переменного тока конец которой соединен с концом второй фазы, а к свободным обкладкам конденсаторов третьего каскада подсоединен накопительный конденсатор, начало второй фазы соединено с концом третьей фазы, к началу которой подключены точки соединени онденсаторов первого и третьего аскадов, а точки соединения конденаторов второго каскада подключены к точкам соединения вентилей первого каскада. Такое схемное решение позволяет увеличить максимальное зарядное напряжение, которое в двенадцать раз превышает амплитудное значение фазного напряжения трехфазного источника переменного тока. Это позволяет увеличить количество электрической энергии, запасаемой накопительным конденсатором за один цикл заряда, отнесенное к габаритной мощности трехфазного источника переменного тока, что также благоприятно сказывается на удельных энергетических показателях устройства в целом. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для заряда накопительного конденсатора. Устройство содержит трехфазный источник переменного тока с шестью фазными выходными выводами 1-6, шесть последовательно соединенных между собой вентилей 7-12, шесть конденсаторов ТЗТВ, образующих три цепочки, каждая из которых выполнена на двух конденсаторах, соединенных последовательно, цепочка из конденсаторов 15 и 16 включена между катодом вентиля 10 и анодом вентиля 9 и образуют первый каскад умножения напряжения, цепо.чка из конденсаторов Т и 17 между катодом вентиля 11 и анодом вентиля 8, образующих второй каскад, а цепочка из конденсаторов 13 и 18 подключена к катоду вентиля 12 и аноду вентиля 7,образующих третий каскад, к которому подключены накопительный конденсатор 19 и блок 20 контроля напряжения и управления ключом 21. Блок 20 обеспечивает контроль напряжения на накопительном конденсаторе 19 и регулировку требуемой величины импульса разрядного тока на, нагрузку на счет изменения момента замыкания ключа 21 в течение цикла заряда. Чем раньше от начала цикла заряда замыкается ключ 21, тем до меньшей величины заряжается накопительный конденсатор 19, и тем меньше будет величина разрядного импульса тока на нагрузку. Устройство работает следующим образом.

За один цикл заряда накопительного конденсатора конденсаторы каждого каскада заряжаются до строго определенного уровня напряжения. При этом будем условно считать, что в положительный полупериод изменения мгновенного значения суммарного напря|жения потенциал вывода 6 выше потенциала вывода 1. В этом случае в первый полупериод конденсатор 15 заряжается до амплитудного значения суммарного напряжения, равного 2Е.. В отрицательный (второй) полупериод, при котором потенциал вывода 1 выше потенциала вывода 6, коиденсатор 16 заряжается также до амплитудного значения суммарного напряжения. В следующие полупериоды каждый из конденсаторов Ни 17 заряжается до напряжения, равного Ет4 каждый .

из конденсаторов 13 и 1о заряжается до величины напряжения, равного Конденсаторы каждого предыдущего каскада, являясь вольтодрбавочными, обеспечивают возможность заряда конденсаторов следующего каскада до более высокого уровня напряжения. Например, конденсатор 13 в положительный полупериод изменения мгновенного значения суммарного напряжения заряжается по цепи: вывод б, конденсатор 1, вентиль 12, конденсатор Т3 вывод 1. Таким образом, предлагаемое устройство для заряда накопительного конденсатора обеспечивает увеличение максимального зарядного напряжения до одновременном сохранении массы и габаритов устройства, что позвох яет улучшить его энергетические показатели удельно, например, увеличить количество электрической энергии, запасаемой накопительным конденсатором за один цикл заряда, отнесенное к габаритной мощности трехфазного источника переменного тока, что также благоприятно сказывается на удельных энергетических показателях устройства в целом.

Формула изобретения

Устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее трехфазный источник переменного тока, вентильно-конденсаторный каскадный выпрямитель-умножитель напряжения, состоящий из трех последовательно соединенных каскадов, каждый из которых выполнен ча двух соединенных последовательно конденсаторах и двух вентилях, один из которых своим катодом подключен к свободной обкладке одного конденсатора, другой своим анодом подключен к свободной обклад:ке другого конденсатора, при этом анод одного и катод другого венти лей первого каскада подключены к началу первой фазы трехфазного источника переменного тока, конец которой соединен с концом второй фазы, а к свободным обкладкам конденсаторов третьего каскада подсоединен накопительный конденсатор, отличающееся тем, что, с целью увеличения максимального зарядного напряжения и улучшения удельных энергетических показателей, начало второй фазы соединено с концом третьей фазы, к началу которой подключены точки соединения конденсаторов первого и третьего каскадов, а точки соединения конденсаторов второго каскада подключены к точкам соединения вентилей первого каскада.

McTOMiiMtoi информацииJ принятые во внимание при

1.Авторское свидетельство СССР № 506103, кл. Н 02 И 7/19, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке ff 2627831/18-21,

кл. Н 03 К 3/53, 17.01.79, (прототип).