Устройство для заряда накопительного конденсатора Советский патент 1982 года по МПК H03K3/53 

() УСТРОЙСТВО для ЗАРЯДА НАКОПИТЕЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА

1

Изобретение относится к импульсной электротехнике и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства, где в качестве источников постоянного тока применяются трехфазные источники переменного то-; КЗ совместно с резонансными индуктивно-емкостными контурами и еентильно-компенсаторными выпрямителямиумножителями напряжения.

Известно устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее трехфазный источник переменного тока, подключенный через вентильно-индуктивный трехфазный выпрямитель к обклддкам накопительного конденсатора 1.

Такое устройство имеет сравнительно низкое максимальное значение за- рядного напряжения, величина которо. го равна лишь половине амплитуды линейного напряжения трехфазного источника питания.

Известно также устройство для заряда накопительного конденсатора,. | содержащее трехфазный источник переменного тока, мостовой выпрямитель, выполненный на шести подупроводниковых элементах и выходом подключенный через индуктивное сопротивление к обкладкам; накопительного конденсатора, а входом - к выводам трехфазного источника переменного тока через три реактивных токоограничивающих сопротивления.

Это устройство имеет относительно низкое максимальное зарядное напряжение, равное амплитудному значению линейного напряжения трехфазного источника переменного тока, и невысокие удельные энергетические покаЗТтели за счет использования шести полупроводниковых приборов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее трехфазный :- ;сточкик пере мел-; но го тока с шестью фазными выводарли, три цепочки, кажда 1э которУХ состоит из последоаателььч с.ойд.1н«нных лилейного дрое селя и кондеиеатора, величины реак тивных сопротивлений оторых на мастоте источника по о§солютной величине равны между собой, а свободная обкладка каждого конденсатора подсоединена к соответствующему фазному выводу, и три вентиля, два из которых неуправляемые, а один управляемый, причем управляемый вeнtиль своим катодом подключен к накопитель ному конденсатору, а анод первого неуправляемого вентиля подключен к точке соединения конденсатора и линейного дросселя первой цепочки 3. Однако известное устройство имеет сравнительно невысокое максимальнов зарядное напряжение на накопительном конденсаторе, величина которого равна О.ЗчП . де О - добротность контура, состояи его из двух конденсаторов, двух линейных дросселей и двух фаз источника переменного тока, ЕТФ - амплитудное значение фазного напояжения трехфазного источника питания. Целью изобретения является увели - ение максимального зарядного напряжения на накопительном конденсаторе. Поставленная цель достигается тем, что устройство для заряда нако пительного конденсатора, содержащее трехфазный источник переменного тока с шестью фазными выводами, три цепи каждая из которых состоит из последо вательно соединенных линейного дросселя и конденсатора, величины реактивных сопротивлений которых на частоте источника по абсолютной величине равны между собой, а свободная обкладка каждого конденсатора подсоединена к соответствующему фазному выводу, и три вентиля, два и которых неуправляемые, а один - управляемый, причем управляемый вентиль своим катодом подключен к наког пительному конденсатору, а анод пepr зого неуправляемого вентиля подключен к точке соединения конденсато ра и линейного дросселя первой цепи дополнительно снабжено двумя конденсаторами, а свободные фазные выводы подключены к соответствующим свободным выводам линейных дросселей, причем один дополнительный конденсатор- -включен между объединенными выводами конденсатора и линейного дросселя stopoft м третьей иепей, другой - мевду объедг ненньзми соот--ветствующии фазным еуеодгой и 8Ы8о- дом линейного дросселя соответственно первой и второй цепей, причем объединенные фазный вывод и вывод линейного дросселя третьей цепи подключены к катоду, а второй цепи - к аноду второго неуправляемого вентиля, при этом объединенные выводы конденсатора и линейного дросселя второй подключены к катоду первого неуправляемого вентиля, первой цепи к свободной обкладке накопительного конденсатора, а третьей цепи - к аноду управляемого вентиля. Такое схемное решение позволяет увеличить максимальное зарядное напряжение на накопительном конденсаторе, которое в раз превашает амплитудное значение фазного напряжения трехфазного источника переменного тока, что при практическом сохранении массы и габаритов устройства обеспечивает существенное увеличение электрической энергии, запасаемой накопительным конденсатором за один цикл заряда. На чертеже изображена принципиальная электрическая схема устройства для заряда накопительного конденсатора. Устройство для заряда накопительного конденсатора содержит трехфазный источник переменного тока с шестью фазными выводами-1-6, три цепи, каждая из которых состоит из линейного дросселя 7(8,9), конденсатора 10 (11,12), фазных обмоток 13 (1,15) двух неуправляемых вентилей 16 и 17, двух дополнительных конденсаторов 18 и 19, один из которых (l8) под4 лючен между точкой соединения конденсатора 11 и линейного дросселя 8 второй цепи и точкой соединения конденсатора 12 и линейного дросселя 9 третьей цепи, другой - 19 подключен между фазными выводами 1 и 3, накопительный конденсатор 20, управляемый вентиль 21 и блок 22 контроля напряжения и управления тиристором, причем неуправляемый вентиль 16 анодом подключен к фазному выводу 3, а катодом к фазному выводу 5, не- управляемый вентиль 17 подключен анодом к точке соединения линейного дросселя 7 и конденсатора 10 гшрвой цепи, а катодом - к точке соединв ния линейного дросселя 8 и конденса тора 11 второй цепи, накопительный конденсатор 20 отрицательной обкла кой соединен с анодом неуправляемого вентиля 17, положительной - с катодом управляемого вентиля 21, анод которого подключен к точке сое динения конденсатора 12 и дополнительного конденсатора 18. Устройство для заряда накопитель ного конденсатора работает следующим образом. Каждая фазная обмотка 13 (1, 15 совместно с линейным дросселем 7 (8,9) и конденсатором 10 (11,12) образуют последовательные I1C -контура, индуктивные и емкостные сопротивления которых на частоте источни ка по модулю равны между собой, в связи с чем имеет место резонанс напряжений, при котором мгновенные значения резонансных напряжений, возникающих на индуктивно-емкостных элементах каждого контура по абсолютной величине равны между собой и противоположны по фазе. Прг.1 этом за счет использования в камее а источ ника питания трехфазного источника переменного тока с отдельно выведен ными фазными обмотками мгновенные : значения резонансных напряжений t на соответствующих индуктивно-ем костных элементах всех трех контуров и, в частности на трех линейных дросселях 7-9, сдвинуты относительно друг друга на 120 эл. град, их амплитуды равны Q- , где Q добротность контура, содержащего одну фазную обмотку 13 (Н,15), один линейный дроссель 7 (3,9) и один конденсатор 10 (11,12), Етф амплитуда фазного напряжения. При величине добротности контура порядка 20-30 с достаточной для инженерных расчетов степенью точности можн исключить из рассмотрения величины напряжения на фазных обмотках, поскольку они значительно меньше величин напряжений, возникающих на индуктивно-емкостных злементах последовательных резонансных контуров. При закрытом управляемом вентиле 21 электромагнитные процессы, имеющие место в устройстве, протекают следующим образом. В промежуток времени, при. .котором мгновенное значение 39& .суммарного напряжения, складывающегося из мгновенных значений на линейных дросселях 8 и 9 и дополнительном конденсаторе 18, приложено к аноду неуправляемого вентиля 1б и положительно по отношению к его катоду, он открывается, и по нему протекает ток заряда дополнительного конденсатора 18. При этом дополнитель--. ный конденсатор 18 заряжается до напряжения, равного-VI С)Е-рф. В промежуток времени, при котором мгновенное значение суммарного напряжения, складывающегося из мгновенных значений напряжений на линейных дросселях. 7 и 8 и дополнительном конденсатовре 19, приложено к аноду неуправляемого вентиля 17 и положительно по отношению к его катоду, он открыва|ется, и по нему течет ток заряда дополнительного конденсатора 19. При этом дополнительный конденсатор 19 также заряжается до напряжения, равного .Е1-ф. Поскольку амплитуды напряжений на линейных дросселях 7 и 8 сдвинуты по фазе на 120 эл.град. и-при открытом управляемом вентиле 21 эти дроссели в цепи заряда накопительного конденсатора 20 оказывают ся включенными встречно, то максимальное значение напряжения, до которого может быть заряжен накопитель -i ный конденсатор 20 складывается из напряжений на дополнительных конденсаторах 18 и 19 и линейных дросселях 7 и 8 и заряжается накопитель ный конденсатор 20, а максимальное его зарядное напряжение равно QE, Блок 22 осуществляет контроль напряжения на фазных обмотках 13-15 и на накопительном конденсаторе 20, а также подачей импульсов управления на управляющий электрод управляемого вентиля 21 обеспечивает возможность регулирования уровня напряжения, до которого требуется зарядить накопительный конденсатор 20. Формула изобретения Устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее трехфазный источник переменного тока с шестью фазными выводами, три цепи, каждая из которых состоит из..последовательно соединенных линейного дросселя и конденсатора, величины реактивных сопротивлений которых на частоте источника по абсолютной величине равны между собой, а свободная обкладка каждого конденса тора подсоединена к соответствующем фазному выводу, и три вентиля, два из которых неуправляемые, а один управляемый, причем управляемый вентиль своим катодом подключен к накопительному конденсатору, а анод первого неуправляемого вентиля подключен к точке соединения конденсатора и линейного дросселя первой цепи, отличающееся тем, что, с целью увеличения максимального зарядного напряжения на накопительном конденсаторе, оно дополнительно снабжено двумя конден саторами, а свободные фазные выводы подключены к соответствующим свободным выводам линейных дросселей, причем один дополнительный коыденса тор включен между объединенными выв дами конденсатора и линейного дросселя второй и третьей цепей, другой - между объединенными соответствующим фазным выводом и выводом линейного дросселя соответственно первой и второй цепей, объединенные фазный вывод и вывод линейного дросселя третьей цепи подключены к катоду, а второй цепи - к аноду второго неуправляемого вентиля, объединенные выводы конденсатора линейного дросселя второй цепи подключены к катоду первого неуправляемого вентиля, первой цепи - к свободной обкладке накопительного конденсатора, а третьей цепи - к аноду управляемого вентиля . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство CCCR № , кл. Н 02 М 7/06, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР № 323853, кл. Н 03 К 3/53, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке N 2596778/07, кл. Н 02 М 7/06, 25.09.78 (прототип)