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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ НАКОПИТЕЛЬНОГО

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для зарядки накопительных конденсаторов генераторов мощных импульсов с потреблением постоянной мощности от источника питания.

Известно устройство для зарядки накопительного конденсатора, содержащее входной дроссель, входные и зарядные тиристоры, дозирующие конденсаторы, зарядный дроссель, диоды и накопительный конденсатор ij .

Недостатком известного устройства являются сравнительно низкие массогабаритные показатели.

Наиболее близкое к предлагаемому устройство для зарядки накопительного конденсатора содержит два дозирующих конденсатора, первые обкладки которых соединены с катодом развязывающего диода и отрицательным выводом источника питания, вторая обкладка каждого из дозирующих :| конденсаторов соединена с катодом соответствующего входного тиристора,анод каждого из входных тиристоров через входной дроссель подключен к положительному выводу лсточника питания, два разрядных тиристора, катоды которых соединены между собой, и КОНДЕНСАТОРА

зарядный трансформатор, являющийся одновременно зарядным дросселем, причем к его вторичной обмотке через выпрямитель подключен накопительный конденсатор

Недостатками известного устройства являются его сложность, невысокие надежность и КПД, а также массогабаритные характериЬтики..

Цель изобретения - повышение КПД и улучшение массогабаритных характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее два, дозирующих конденсатора, первые обкладки которых соединены с катодом развязывающего диода и отрицательным выводом источника питания, вторая обкладка каждого из дозирую20щих конденсаторов соединена с катодом соответТзтвукяцего входного тиристора, анод каждого из входных тиристоров через входной дроссель соединен с положительным выводом источника питания, два разрядных тиристора, катоды которых соединены между собой, и зарядный трансформатор, к вторичной обмотке которого через выпрямитель подключены соединенные последовательно зарядный дроссель и накопительный конденсатор, введены вспомогательные и разрядные диоды, причем анод каждого из разряд ных диодов соединен с катодом соответствующего всмопогательного диода и второй обкладкой соответствующего дозирующего конденсатора, катод первого разрядного диода соединен с одним выводом первичной обмотки зарядного трансформатора и анодом первого разрядного тиристора, катод второго разрядног диода соединен с другим выводом пер вичной обмотки зарядного трансформатора и анодом второго разрядного тиристора, катод которого соединен с анодами развязывающего и вспомога тельных диодов. На чертеже приведена принципиал ная схема устройства; Устройство содержит входной дрос сель 1, через который к положительному выводу источника питания подключены аноды входных тиристрров 2 и 3, катод каждого из которых соединен с второй обкладкой соответств ющего дозирующего конденсатора 4 или 5, катодом соответствующего вспомогательного диода 6 или 7, анодом соответствующего разрядного диода 8 или 9, катод первого из которых соединен с анодом первого разрядного тиристора 10 и одним кон цом первичной обмотки 11 зарядного трансформатора 12, к вторичной обмотке 13 которого подключены выпрям тель 14, зарядный дроссель 15.и накопительный конденсатор 16, образую щие зарядный контур. Кроме того, устройство содержит второй разрядный тиристор 17 и развязывающий диод 18, катод которого объединен с первыми обкладками дозирукяцих кон денсаторов 4 и 5 и отрицательным выводом источника питания. АНОД развязывающего диода 18 соединен с анодами вспомогательных диодов б и 7 и катодами разрядных тиристоров 10 и 17. Анод второго разрядного тирчстора 17 соединен с другим концом первичной обмотки 11 зарядного трансформатора 12 и катодом второго разрядного диода 9. Устройство работает следующим образом. 4 начале зарядного цикла напряжения на дозирующих конденсаторах 4 и 5 и накопительном конденсаторе 16 равны нулю. Блок управления (не показан) подает поочередно на управ ляющие злектроды тиристоров 2, 17, 3 и 10 управляющие импульсы. Пауза между управляющими импульсами должна быть больше половины периода собственных колебаний контуров, Ьбразованных входным дросселем 1 и дозирующими конденсаторами 4 и5 При открывании входного тиристора 2 происходит колебательная зарядка дозирующего конденсатора 4 до двойного (без учета потерь) напряжения источника питания, после чего входной тиристор 2 закрывается обратным напряжением. При открывании второго разрядного тиристора 17 дозирующий конденсатор 4 колебательно разряжается по цепи: вторая обкладка дозирующего конденсатора 4 - разрядный диод 8 первичная обмотка 11 зарядного трансформатора 12 - второй разрядный тиристор 17 - развязывающий диод 18 - первая обкладка дозирующего конденсатора 4. При этом в цепи вторичной обмотки 13 зарядного трансформатора 12 через выпрямитель 14, зарядный дроссель 15 и накопи-, тельный конденсатор 16 протекает ток, в результате чего конденсатор 16 частично заряжается. Таким образом, основная доля энергии, запасенной в дозирующем конденсаторе 4, передается в накопительный конденсатор 16. Однако часть . энергии накапливается в магнитном поле рассеяния зарядного трансформатора 12 и передается обратно в дозирующий конден- сатор 4 по цепи.: нижний по схеме конец первичной обмотки 11 зарядного трансформатора 12 - второй разрядный тиристор 17 - развязывающий диод 18 дозирующий конденсатор 4 - разрядный диод 8 - верхний по схеме конец первичной обмотки 11 зарядного трансформатора 12. По окончании этого процесса на дозирующем конденсаторе 4 появляется напряжение обратной по отнощению к источнику пита- ния полярности, а второй разрядный тиристор 17 закрывается. При открывании входного тиристор 3 происходит колебательная зарядка дозирующего конденсатора 5 до двойного (без учета потерь) напряжения источника питания, после чего входной тиристор 3 закрывается обратным напряжением. При открывании первого разрядного тиристора 10 дозирующий конденсатор 5 крлебательно разряжается по цепи:. вторая обкладка дозирующего конденсатора 5 - разрядный диод 9 первичная обмотка 11 зарядного трансформатора 12 - первый разрядный тиристор 10 -.вспомогательный диод 6 - дозирующий конденсатор 4 первая обкладка дозирующего конденсатора 5. Когда напряжение на дозирующем конденсаторе 4 уменьшится до нуля, вспомогательный диод 6 закрывается и открывается развязывающий диод 18, через который продолжается дальнейшая разрядка дозирующего конденсатора 5. Таким образом, на дозирующем конденсаторе 4 обеспечиБаются нулевые начальные условия для следующего цикла дозирования.

При разрядке дозирующего конденсатора 5 в цепи вторичной обмотки 13 зарядного трансформатора 12 через выпрямитель 14, зарядный дроссель 15 и накопительный конденсатор 16 протекает ток, в результате чего, на конденсаторе ,16 возрастает зарядное напряжение.

Часть энергии, передаваемой из дозирующего конденсатора 5 в накопительный конденсатор 16, накапливается в магнитном поле рассеяния зарядного трансформатора 12 и передается обратно в дозирующий жонденсатор 5 по цепи:верхний по схеме конец первичной обмотки 11 зарядного трансформатора 12 - первый разрядный тиристор 10 - развязывающий диод 18 - дозирующий конденсатор |5 - разрядный диод 9 - нижний по I схеме конец первичной обмотки 11 зарядного трансформатора .12. По окончании этого процесса на дозирующем конденсаторе 5 появляется напряжение обратной по отношению к источнику питания полярности, а первый разрядный тиристор 10 закрывается.

При разрядке дозирующего конденса тора 4 в следующем цикле дозирования остаточная энергия из дозирующего конденсатора 5 передается в накопительный конденсатор 16 аналогично тому, как остаточная энергия из дозирующего конденсатора 4 передается в накопительный конденсатор 16 при разрядке доа ирующего конденсатора 5.

бдальнейшем описанные выше процессы многократно повторяются, вследствие чего накопительный конденсатор заряжается.до заданного уровня напряжения. Эта зарядка, благодаря нулевым начальным условиям на дозирующих конденсаторах в начале каждог цикла дозирования, происходит с потреблением постоянной мощности от источника питания.

Поскольку токи в первичной обмотке зарядного трансформатора при разрядке дозирующих конденсаторов одинаковы по амплитуде и длительности и противоположны по направлениям, постоянная составляющая тока в заряд,ном трансформаторе отсутствует, что позволяет существенно снизить сечение магнитопровода зарядного- трансфоматора, а значит, его массу и габариты.

В предлагаемом устройстве остаточная энергия.из дозирующих конденсаторов передается в накопительный конденсатор при последующих циклах дозирования, в результате чего повышается его КПД.

Формула изобретения

Устройство для зарядки накопительного конденсатора, содержащее два дозирующих конденсатора, первые обкладки которых соединены с катодом развязывающего диода и отрицательным выводом источника питания, вторая обкладка каждого из дозирующих конденсаторов соединена с катодом соответствующего входного тиристора, ано каждого из входных тиристоров через входной дроссель подключен к положительному выводу источника питания, два разрядных тиристора, катоды которых соединены между собой, зарядный трансформатор, к вторичной обмотке которого через выпрямитель подключены соединенные последовательно зарядный дроссель и накопительный конденсатор, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД и улучшения массогабаритных характеристик , в него введены вспомогательные и разрядные диоды, причем анод каждого из разрядных диодов соединен с катодом соответствующего вспомогателного диода и второй обкладкой соответствующего дозирующего конденсатора, катод первого разрядного диода соединен с-одним выводом первичной обмотки зарядного трансформатора и анодом первого разрядного тиристора, катод второго разрядного диода соединен с другим выводом первичной обмотки зарядного трансформатора и анодом второго разрядного тиристора, катод которого соединен с анодами развязывающего и вспомогательных диодов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Полищук Ю.А. Об одном способе стабилизации потребляемой мощности при .зарядке конденсаторов от источника постоянной ЭДС в режиме неизменного потребления энергии

за период заряда. - Вопросы технической электродинамики, 1970, 24.

2.Авторское свидетельство СССР

748814, кл. Н 03 К 3/53, 1980 (прототип) .

zf

в 10

Kbew-H

fZ

je -rrJ-c