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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА

. НАКОПИТЕЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам для заряда накопительных конденсаторов, используемых в качестве имзтульсного исто ника питания памп накачки оптических квантовых генераторов, в установках электроискровой обработки материалов и т.п. Известно устройство для заряда нако пигепьногх) конденсатора, в котором заряд осуществляется от источника постоянного тока с использованием тиристорного статического преобразователя напряжения, включошого между источником И накопительным конденсатором l . Энергия источника в этом устройстве дозируется дросселем и конденсатором, которые не только повышают КПД заряда накопительного конденсатора, но Е обеспечивают естественную коммутацию тиристоров статического преобразователя напряжения. Недостатками этого устройства являются относительно сложная схема его преобразователя напряжения, переменная скорость передачи энерпгш источника постоянного тока в нагрузку, а также низкое выходное (зарядное) Тнапряжение и, как следствие, завышенные массо-габаритные показатели устройства в целом Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее источник постоянного тока, положительный вывод которого через тиристорную ячейку из двух соединенных последовательно-согласно тиристоров подключен к положительному выходному выводу, соединенному через заряжаемый накогштельный конденсатор с отрицательным выходагым выводом устройства и ис- . точшка, диод, дозирующие дроссель и конденсатор, одна обкладка которого подключена к точке соединения тиристоров ячейки 2 J . Однако низкое зарядное напряжение данного устройства ограничивает скорость передач энергии в накопительный конденсатор через дозирующие дроссель и конделтсатор, что обуславливает шзкие удельные энергетические показатели. Цепь изобретешш - улучшение удельных энергетических показателей. Посггавленная цель достигается тем, что Б устройстве для заряда накопитель ного конденсатора, содержащем источни постоянного тока, положительный вывод которого подключен к аноду одного тиристора, катод которого через соединенный согласно с ним другой тиристор подключен к первому выводу обмотки токоограничивающего линейного дроссел два тйсода и дозирующий конденсатор, одна обкладка которого подключена к об щей точке первого и второго тиристоров положительный и отрицательный выходные выводы, к которым подсоединен накопительный конденсатор, причем отрицательный выходной вьтод соединен с отрицательным вьтодом источника постоянного тока, обмотка токоограничи- веющего линейного дросселя снабжена отводом, который соединен с другой обкладкой дозирующего конденсатора и ано дом одного диода, катод которого подключен к общей точке тиристоров, отрицательный вывод источника постоянного тока - ко второму выводу обмотки токоограничивающего линейного дросселя, а ее первый вьгоод через второй диод - к положительному выходному выводу устройства. На фиг. 1 представлена электрическа схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 -: варианты ее ъьшолнения. Устройство содержит источник 1 постоянного тока с положительным 2 и от рицательным 3 выводами. К вьгооду 2 подключены соединенные последовательн ,согласно тиристоры 4 и 5, которые чер диод 6 соединены с положительным выходным выводом 7, а через токоограничиваюншй дозирующий дроссель 8 - с отрицательным выходным вьтодом 9 уст ройства, к выводам 7 и 9 подключен на копительный конденсатор 1О. Отвод от обмотки дросселя 8 через дозирующий конденсатор 11 и диод 12 подключен к точке соединения тиристоров 4 и 5. В варианте устройства (фиг. 2) содержится два комплекта статического преобразователя напряжения, включенны параллельно и работающих на один накогдагельный конденсатор 10. В другом варианте устройства (фиг. заряд накопительного конденсатора 1О осуществляется от источника переменного тока, при этом вместо тиристора 4 может быть использован обычный диод. Управление тиристорами 4 и 5 ocvществляется от автономного парафазного автогенератора, непоказанного на схемах, который может быть вьшолнен по любой известной схеме. Устройство работает следующим образом. При подаче импульса управления на тиристор 4 ток от источника 1 протекает через тиристор 4, конденсатор 11, дроссель 8, отрицательный вьгоод 3 и осуществляет заряд конденсатора 11 так, что на его левой по схеме обкладке оказывается положительный потенциал. Одновременно с этим за счет электромагнитной связи витков обмотки дросселя 8, охваче1шых единым MarHnTHbnvi потоком, на выводе обмотки дросселя 8, соединенной с анодом диода 6, наводится результирующее положительное напряжение, под действием которого диод 6 открывается Я энергия источ1Шка 1 передается в накопительный конденсатор 10. Передача энергии осуществляется по цепи: дроссель 8, диод 6, вывод 7, конденсатор 10, вывод 9, а также по цепи: источник 1, тиристор 4, конденсатор 11, дроссель 8, диоды 6, вьгоод 7, конденсатор 10, вывод 9, источник 1, т.е. одновременно электромагнитным и электрическим путями. Диод 12 и тиристор 5 в этом интервале времени находятся в закрытом состоянии, так как к юс катодам прнложено положительное напряжение. Если отвод от обмотки дросселя 8 выполнен от половины ее витков, то напряжение на всей обмотке в режиме ХОЛОСТО1Х1 хода вдвое превышает напряжение на половине ее витков. В целях увеличения скорости передачи энергии источника в накопительнъ1Й конденсатор отвод можно делать так, чтобы в верхней части обмотки витков было меньше, чем в нижней. Так как в цепи: источник 1, конденсатор 11, дроссель 8, конденсатор 10 при разряженном конденсатфе 10 сопротивление меньше, чем в цепи: источник 1, конденсатор 11, дроссель 8, то токи в частях щюсселя 8 различны. Этому также способствует протекание тока по цепи: дроссель 8 - конденсатор 1О, направленного встречно току источника 1 в тгасней части обмотки дросселя 8 и согласно в верхней его части. В результате прохождения результирующего

тока источника 1 в его попе запасается энергия, пропорциональная индуктивности дросселя 8 к квадрату мгновенного значения тока. Результирующий ток направлен снизу вверх, а при его изменении во времени он вначале увеличивается, а затем достигает максимального значения В момент, когда ток достигает своего максимума, энергия, запасенная дроссепем 8, имеет наибольшее значение. При уменьшении тока источника 1 за счет ЭДС самоиндукции (стремящейся поддержать неизменными направление резутштирукяцего потока и тока) энергия из дросселя 8 по цепи: дроссель 8, диод 6, вывод 7, конденсатор 10, вывод 9, передается в конденсатор .10. В это: же время заканчивается заряд конденсатора 11, и тиристор 4 запирается (погасает естественным путем).

В следующем полупериоде подается синал на открытие тиристора 5. В это время конденсатор 11, разряжаясь, передает свою энершю .в конденсатор 10. Одновременно ток проходит по цепи: конденсеггор 11, тиристор 5, дроссель 8. Так как к верхнему по схеме выводу обмотки д хюселя 8 приложено положительное напряжение, энергия в конденсатор 10 .предается по цепи: дроссель 8, диод 6, коцденсатор 10. По окончании разряда конденсатора 11 ток обеспечивает полоиоательное напряжение на верхнем выводе обмотки дросселя 8, в резутпьтате чего конденсатор Ю, заряжаясь, повышает напряжение на своих обкладках.

Далее процессы повторяются циклически, в результате чего напряжение конденсатора 10 повышается. Когда его напр яжение достигает заданного зн1ачеПИЯ,-его разряжают во внешнюю цепь, после чего вновь осуществляется заряд.

Так как конденсат 11 заряжается при нулевых значениях напряжения, максимальное их напр 1Жение практически в два раза превышает напряжение источника 1, а коэф шШЕенг трансформации напряжения в дроссель имеет значение от двух и более, причем накопительный конденсатор может быть заряжен до напряжения, более чем ъ 4 раза превьшгакяцего источник. В результате этого внешняя всяяьтамперная характеристика проходят выше, чем аналсмгичная характеристика в вэвестном устройстве. Это обеспечивает увеличение скорости передачи энергии источника в накопитель без увеличения его массы, что улучшает его удепьйые мощностные показатели.

Формула изобретения

Устройство для заряда накопительног конденсатора, содержащее источник постоянного тока, положительный вывод

которого подключен к аноду одного тиристс, катод которого через соединенный согласно с ним другой тиристор подключен к первому выводу обмотки токоi ограничивающего линейного дросселя, дв диода и дозирующий конденсатор, одна обкладка которого подключена к общей точке первого и второго тиристоров, положительны и отрицательный выходные выводы, к которым подсоединен накопительный конденсатор, Щ1ичем отрицательный выходной вывод соедини с отрицательным вьгаодс источника постоянногю тока, отличающееся тем, что с целью улучшения удельных энергетических показателей, обмотка токоограничивающего линейного дросселя снабжена отводом, котсрый соединен с другой обкладкой дозщ)ующего конденсатора и анодом одного диода, катод которого подключен к общей точке тиристоров, отрицательный вывод источника постоянногю тока - к второму выводу обмотки токос(ранич шакш1его линейного дросселя, а ее первый вывод через второй диод - к положительному выходному выводу уст ройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 381157, кл. Н 03 К 3/335, 1971.

J. 4

W

ыг .1