Устройство для заряда емкостного накопителя

 

Изобретение относится к преоб- .разователыюй технике и может найти применение в источниках питания. Цель изобретения - снижение веса и габаритов устройства и расширение его функциональных возможностей - достигается путем получения выходного сигнала заданной формы. Устройство позволяет также стабилизировать напряжение емкостного накопителя на заданном уровне. Устройство содержит управляемьй выпрямитель 1, конденсато-, ры, трансформатор 3, индуктивность А, диоды 5 и 6, тиристоры 7 и 8, датчик 10 напряжения, сумматоры 11, 14 и 25, управляемый усилитель 32, инверторы 13 и 27, интеграторы 35 и 24, датчик 16 тока, компараторы 17- и 23, 25 г (Л с 4 САЭ ts9 Ч QD 01

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1432795

А1 (si) 4 Н 03 K 3/53 3/335

Ф

Жс -=: -.Ът14%

Ъ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ" -, И.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4150422/24-21 (22) 24.33,86 (46) 23.10,88. Бюл. Н 39 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Г.Ф. Белоусов, В.В, П1еломенцев, А,A Бобров и 10.Â. Воробьев (53) 621.373 (088.8) (56) Придатков А.Т. Система управления, регулирования и защиты высоковольтного источника питания. - Электроника, 1985, У 3, с. 23.

Иванов Л.П. Мощный генератор с регулируемой формой импульсов для питания газоразрядных ламп накачки лазеров. — Электротехника, 1985, У 3, с. 21.

Бальян F.Х. Тиристорные генераторы и инверторы. — Энергоиздат, 1982, с. 97, рис . 4.5. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА ЕМКОСТНОГО НАКОПИТЕЛЯ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в источниках питания.

Цель изобретения — снижение веса и габаритов устройства и расширение его функциональных возможностей — достигается путем получения выходного сигнала заданной формы. Устройство позволяет также стабилизировать напряжение емкостного накопителя на заданном уровне. Устройство содержит управляемый выпрямитель 1, конденсато-. ры, трансформатор 3, индуктивность 4, диоды 5 и 6, тиристоры 7 и 8, датчик

10 напряжения, сумматоры 11, 14 и 25, управляемый усилитель 12, инверторы

13 и 27, интеграторы 15 и 24, датчик 16 тока, компараторы 1 7 и 23, 1432795 «««тегратор 18, датчик 1 9 тока тиристора 8, формирователи 20, 21 и 38 импульсов, триггер 22, элемент ИЛИ 26, инвертор 27, вторичные. обмотки

1

Изобретение относится к преобразовательной технике, может найти применение в источниках питания и позоляет стабилизировать напряжение мкостного накопителя на заданном ровне.

Целью изобретения является снижение веса и габаритов устройства, 4 также расширение его функциональ- 1{)

« ь«х возможностей путем получения вы« од««ого сигнала заданной формы.

На чертеже представле««а схема устройства для заряда емкостного на««опителя ° !

15 !

Устройство содержит управляемый

1 ыпрямитель 1, плюсовой шиной соеди-, ненный с первой обкладкой конденса«ора 2 фильтра и средним, лервым отФодом дервич««ой обмотки трансформато-- 2О ра 3, а минусовой шиной через индуктив««ость 4 — с второй обкладкой конденсатора 2, с анодом первого и второго диодов 5 и 6 и тиристором 7, аноды тиристоров 7 и 8 соединены с четвертым и пятым отводами первичной обмотки трансформатора 3, а к отводам шесть и семь подключены конденсатор 9 н датчик 10 напряжения, выход которого соединен с входом пер- 30 вого сумматора 11, выход первого сумматора 11 соединен через управляемый усилитель 12 с выпрямителем 1, а через инвертор 13 — с вторым сумматором 14, второй вход которого соединен 35 через интегратор 15 с датчиком 16 тока диода 6, а выход — с входом первого компаратора 17, второй вход которого через ««нтегратор 18 соединен с датчиком 19 тока тиристора 8, 40 включенного между конденсатором 2 и катодом тиристора 8, управляющие электроды тиристоров 7 и 8 через схемы 20 и 21 формирования импульсов, соединены с триггером 22, вход кото- 45 рого соединен с выходом компаратора

23, соединенным с выходом управляе29, 30 и 31 трансформатора 3, выпрямители 32, 33, 34, нагрузку 35, ключ

36, управляемые ключи 37 и 39.

4 з.п. ф-лы, 1 ил. мого интегратора 24, вход которого соединен с выходом третьего сумматора 25, а входы сумматора 25 соединены соответственно, с выходами:и сумматора 11 и компаратора 7, управляемый интегратор 24 стирающим входом соединен с выходом элемента ИЛИ

26, а запускающим — с выходом инвертора 27, вход которого также подключен к выходу элемента ИЛИ 26, входы которого подключень« к датчикам 28 и 16 тока диодов 5 и 8, включенных между катодами диодов 5 и 6 и вторым и третьим отводами первичной обмотки трансформатора 3, его вторичные обмотки 29-31 подключены к индивидуальным выпрямителям 32-34, включенным по схеме удвоения напряжения и содержащим конденсаторы, причем нагрузка 35 включена параллельно последовательно соединенным конденсаторам выпрямителей 32-34, соединенных через ключ 36 с встроенным порогом срабатывания типа динистор, и управляемый ключ 37 типа тиристор, управляющий электрод которого через формирователь 38 импульсов подключен к выходу управляемого ключа 39, вход которого соединен с выходом компаратора )7.

Устройство работает следующим образом.

В момент перекидывания триггера .

22 формирователь 20 или 21 формирует импульс, который включает тиристор

7 или 8. В результате этого в первичной обмотке трансформатора 3 и через щунтирующий ту обмотку конденсатор

9 протекают резонансные токи, величина которых ограничивается эквивалентной нагрузкой на этот трансформатор и обратными диодами 5 и 6.

Эти диоды включаются по автотрансформаторной схеме и позволяют задавать как величину раскачки напряжения на конденсаторе 9, так и величи1432795 . 4 ну обратного напряжения на тиристорах 7 и 8. Конструктивные параметры .трансформатора выбираются из условия того, что в начальный момент источник работает в режиме короткого замыкания и поэтому вторичные обмотки шунтируют первичную. Следовательно, индуктивность рассеяния должна быть такой, чтобы резонансная частота 10 резонансного контура не превышала критическую, при которой не будет обеспечено время восстановления тиристоров. При полном заряде накопителя источник работает в режиме холос- 15 того хода.

При Ьеременных параметрах нагрузки величина эквивалентной индуктивности первичной обмотки трансформатора 3 может изменяться на порядок, 20 что приводит к изменению собственной резонансной частоты контура в несколько раз и для реализации максимальной выходной мощности необходимо обеспечить минимальную бестоковую паузу между током диода первой ячейки и током тиристора второй ячейки.

Это осуществляется следующим образом: сигнал с датчиков 28 и 16 токов через логический элемент ИЛИ 26 пе- 30 редним фронтом осуществляет стирание предыдущей информации, записанной B интеграторе 24, н задним фронтом осуществляет его запуск. Выходное напряжение с интегратора 24 сравнивает- З5 ся с напряжением задания на компараторе 23, выходное напряжение которого по заднему фронту импульса осуществляет переброс триггера 22, Следовательно, независимо от собствен- 40 ной частоты колебательного контура мы задает фиксированное значение бестоковой паузы между током диода первой ячейки и током тиристора второй ячейки, что позволяет исключить 45 сквозной срыв источника при максимальной выходной мощности; С выхода сумматора 11 напряжение, являющееся разностью напряжений задания и выходного сигнала датчика !О напряжения конденсатора 9, воздействует на управляющий вход интегратора 24 через сумматор 25, тем самым понижая или повьш ая бестоковую паузу, воздействует на вход управляемого выпряМите- 55 ля 1 через усилитель 12, который по нелинейному закону управляет выпрямителем и позводяет при большом сигнале рассогласования понижать напряжение на конденсаторе фильтра 2.

Это позволяет с определенной точностью поддерживать заданное значение выходного напряжения при форсированной зарядке конденсаторного накопителя и при сохранении максимального КПД.

Сравнение средних значений токов диода 6 и тиристора 8, снимаемых датчиками 16 и 19 тока, позволяет определить момент полного заряда емкости накопителя н дать разрешающий сигнал на разряд емкостного накопителя. Это достигается тем, что датчик 16 тока диода 6 подклочен к ком аратору 17 через интегратор 15 и сумматор 14. К второму входу компаратора подклочен.датчик 19 тока тирнстора 8 через интегратор 18. При полном заряде накопителя и равенстве токов диода 6 и тиристора 8 компаратор 17 перекидывается и дает разрешение на вклочение ключа 37 через управляемый ключ 39 и формирователь

38 импульсов, а также задает максимальную бестоковую паузу за счет увеличения постоянной интегрирования интегратора 24, где величина сигнала. рассогласования с сумматора il через логический инвертор 13 и сумматор

1.4 также определяет момент перекидывания компаратора !7.

Для уменьшения коэффициента трансформации в данном устройстве применены выпрямители 32-34 по схеме с удвоением напряжения, которые записываются от индивидуальных вторичных обмоток 29-31 н включаются последовательно, тем самым суммируя напряжение каждого конденсатора накопителя. Это позволяет понизить коэффициент трансформации на количество последовательно включенных конденсаторов накопителя, которые включаются параллельно нагрузке 35. Большое количество высоковольтных ключей может включаться при запуске ключа 37, так как при

его включении на последующих происходит скачок напряжения, что позволяет остальные ключи применить со встроенным порогом срабатывания, например динисторы, что упрощает систему управления и повышает ее надежность.

Фо р мул а и з о б р е т е н ия

1, Устройство для заряда емкостного накопителя, содержащее управляемый выпрямитель, плюсовой шиной сое795

Составитель Л. Петров

Техред И.Верес Корректор В, Бутяга

: Редактор С. Лекарь

Тираж 929 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5464j55!

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1432 диненный с первой обкладкой конденсатора фильтра и средним, первым отводом первичной обмотки трансформатора с пятью отводами, а минусовой шиной через индуктивность — с второй ббкладкой конденсатора фильтра, с анодами первого и второго диодов и катодом первого тиристора, диоды первого и второго тиристоров соединены ,с вторым и третьим отводами первичной обмотки трансформатора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения массы и габаритов, введены датчики токов второго тиристора, первого и второго диодов, конденсатор, датчик напряжения, первый и второй, интеграторы, управляемый интегратор,, два пнвертора, элемент ИЛИ, три сумматора, два компаратора, триггер, два формирователя импульсов, трансформатор, выполненный с повышенной индуктивностью рассеяния и дополнительными крайними шестым и седьмым . отводами первичной обмотки, к кото. рым подключен конденсатор с параллельным ему датчиком напряжения, вы, ход которого соединен с входом первого сумматора, второй вход которого соединен с шиной.задания, а выход соединен через первый инвертор с перл, вым входом второго сумматора, второй вход которого соединен через первый интегратор с датчиком тока второго диода, а выход - с первым входом первого компаратора, вторым входом соединенного через второй интегратор с датчиком тока второго тиристора, при этом управляющие электроды тирнсторов через схемы формирования импульсов соединены с выходами триггера,. вход которого соединен с выходом-второго компаратора, первым входом соединенного с шиной управления, а вторым — с выходом управляемого интегратора, вход управляемого интегратора соединен с выходом третьего сумматора, входы которого соединены соответственно с выходами первого сумматора и первого компаратора, причем входы управляемого интегратора — стирающий непосредственно, запускающий через инвертор соединены с выходом элемента ИЛИ, à его входы - с датчиками токов диодов, причем датчики токов первого и второго диодов включены между их катода р ми и четвертым и пятым отводами трансформатора, а датчик тока тиристора включен между катодом и конденсато.ром фильтра, 2 Устройство по п.l о т л и)5 ч а ю щ е е с я тем, что трансформатор выполнен с зазором в магнитопроводе, а его N вторичных обмоток подключены к индивидуальным выпрямите, лям, параллельно которым включены

2р конденсаторы, причем нагрузка подключена параллельно последовательно соединенным конденсаторам через N-1 высоковольтных ключей.

3, Устройство по п.l о т л и ч а25 ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем получения выходного сигнала заданной формы, первый высоковольтный ключ через формирователь импульсов

Зр соединен с выходом управляемого ключа, один вход которого соединен с выходом первого компаратора, а другой - с шиной сигнала включения.

4. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что для стабилизации выходного напряжения управляемый выпрямитель соединен с выходом управляемого усилителя, один вход которого соединен с выходом первого

4р сумматора, а другой вход — с шиной управления.

5. Устройство по п.2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что И индиви-.

45 дуальных выпрямителей выполнены по схеме удвоения напряжения, a N-.2 высоковольтных ключа, начиная со второго, выполнены со встроенным порогом срабатывания.