Устройство для зарядки накопительного конденсатора

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах импульсного питания мощных энергетических установок. Целью изобретения является повышение точности заряда накопительного конденсатора при сохранении заданного времени заряда. Устройство для зарядки накопительного конденсатора содержит управляемый источник 1 ступенчато-нарастающего напряжения, датчик 2 потребляемой мощности, блок 3 управления ступенями напряжения, датчик 4 тока, накопительный конденсатор 5, датчик 6 выходного напряжения, блок 7 управления зарядным процессом, первый и второй источники 8, 9 управляющих сигналов, токоформирующий элемент 10, датчик напряжения 11, блок 12 коррекции процесса заряда, состоящий из ячейки 13 выборки-хранения, элемента 14 вычитания, делителя 15 напряжения, первого и второго перемножителей 16, 17. Введение блока 12 коррекции процесса заряда позволяет проводить коррекцию расчетной величины напряжения управляющих сигналов в зависимости от фактического значения ступенчато-нарастающего напряжения, что повышает точность заряда накопительного конденсатора при сохранении заданного времени заряда. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„15647) 5 (51) 5 Н 03 К 3!53

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬФИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4398181Л4-21 (22) 25. 03.88 . (4б) 15.05.90. Se . 18 (71) Специализированное конструкторско-технологическое бюро твердотельной электроники с опытным производством Института прикладной физики

АН МССР (72) А.А. Пенин, В.О. Серов и E.B. филиппов (53) 621.373,41(088.8) (56) Кофман Д,Б. Улучшение энергетических характеристик и показателей массы источников питания импульсных систем. - Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы", вып. 1/69, 1977.

Авторское свидетельство СССР 813723, кл. Н 03 К 3/53, 1981.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ НАКОПИТЕЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах импульсного питания мощных энергетических установок. Целью изобретения является повышение точности заряда накопительного конденсатора при сохранении заданного времени заряда. Устройство для зарядки накопительного конденсатора содержит управляемый источник 1 ступенчато-нарастающего напряжения, датчик 2 потребляемой мощности, блок 3 управления ступенями напряжения, датчик 4 тока, накопительный конденсатор датчик 6 выходного напряжения, блок

7 управления зарядным процессом, первый и второй источники 8, 9 управ1564715 то в этом следующим

U; или

6Uy- =AU +

P ляющих сигналов, токоформирующий элемент 10, датчик напряжения 11, блок

12 коррекции процесса заряда, состоящий иэ ячейки 13 выборки-хранения ! элемента 14 вычитания, делителя 15 напряжения, первого и второго перемножителей 16 и 17, Введение блока

12 коррекции процесса заряда позвоИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах импульсного питания мощных энергетических установок.

Целью изобретения является повышение точности заряда накопительного конденсатора при сохранении заданного времени заряда, На чертеже представлена схема устройства для зарядки накопительного конденсатора. 25

Устройство содержит управляемый источник 1 ступенчато-нарастающего напряжения, силовой вход которого через датчик 2 потребляемой мощности соединен с клеммами подключения пита- З0 ющей сети, а управляющий вход — с блоком 3 управления ступенями напряжения, датчик 4 тока, последовательно соединенный с накопительным конденсатором 5, параллельно которому включен датчик 6 выходного напряжения, блок 7 управления зарядным процессом, первый и второй входы которого соединены с датчиком потребляемой мощности и датчиком тока, первый и второй источники 8 и 9 управляющих сигналов, токоформирующий weмент 10, соединенный последовательно с накопительным конденсатором и датчиком тока и подключенный параллельно датчику 11 напряжения и источнику 1,блок 12 коррекции процесса заряда, состоящий из ячейки 13 выборки-хранения, соединенный с входом элемента 14 вычитания, выход которого подключен ко входу делителя 15 напряжения, выход делителя 15 напряжения соединен с первыми входами первого и второго перемножителей

16 и 17, вторые входы которых соединены с источниками управляющих сигналов, а выходы - с третьим и четвертым входами блока управления зарядным процессом, содержащим третий и четляет проводить коррекцию расчетной величины напряжения управляющих сигналов в зависимости от фактического значения ступенчато-нарастающего напряжения, что повышает точность заряда накопительного конденсатора при сохранении заданного времени заряда. 1 ил, вертый элементы 18 и 19 вычитания, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым, а вторые входы - с третьим и четвертым входами блока управления зарядным процессом, выходы второго и третьего элементов вычитания подключены соответственно к первому и второму входу амплитудного селектора 20, выход ко-! торого через усилитель 21 подключен к выходу блока 7.

Устройство работает следующим обра зом,.

Устройство позволяет осуществить сложный режим заряда накопительного конденсатора, при котором (в самом общем случае) до некоторой ступени поддерживается неизменным зарядный ток, а затем потребляемая мощность.

Поэтому предварительно устанавливают такие значения напряжений источников управляющих сигналов 8 и 9, которые соответствуют расчетйым значениям неизменных тока заряда 1,Р и мощности

Р

При подаче очередной ступени напряжения ее фактическая величина йУф отличается от. расчетной dU на веP личину У0, т.е.

Ди,р = Мр + ZU.

Тогда конденсатор 5 зарядится . от .исходного напряжения U;. до фактического напряжения U, за заданное рас-. четное время, если ввести поправку

8Х зарядного тока в его расчетное значение Ip

I+ OI случае, заряд описывается уравнением: и с л л

8U-(I +IX) -"= I- (1)

Р С ФС

5 15647 где С - емкость накопительного конденсатора 5.

Из этого уравнения следует

15 6 мя заряда на каждой ступени разное).

В этом случае меняется и ток заряда. (P + КР) = (О +,РУ) (I;+- Л), (2) С Up с

Поэтому то

30 РР = Р --- (1 + —.).

PBUp

В практических режимах номера ступени i »1 поэтому

Хц

lP=P ал0 а

Р

35 604

P = P ф Р Дур

Полученное выражение позволяет определить фактическое значение мощности заряда. В этом случае сигнал, равный

ЛИу величине --, с выхода делителя 15, 4Up подается на один из входов перемножителя 16. На выходе перемножителя

16 образуется величина Рф, которая

45 сравнивается на элементе 18 с измеренным значением (датчиком мощности

2 с учетом КПД источника 1). Сигнал ошибки через блоки 20 и 21 подается на токоформирующий элемент 10.

Таким образом, за счет введения блока коррекции 12 удается повысить точность заряда накопительного конденсатора при сохранении заданного времени заряда.

I йЦ р 40 е

Полученное уравнение позволяет оп- "0 ределить фактическое значение зарядного тока на данной ступени. В этом случае ячейка 13 запоминает предыдущее значение напряжения U,,на конденсаторе 5 по сигналу с блока 3 в . момент подачи следующей ступени напряжения. Элемент 14 вычитания формирует величину арф, которая на выходе делителя 15 с коэффициентом деления на ЛП (величина ацР неизменная

20 для данного зарядного устройства) формирует сигнал „--,,поступающий на

dUg

P один из входов перемножителя.17.

На выходе перемножителя 17 сформировано фактическое значение зарядного тока I, которое поступает на элемент 19 вычитания, где сравнивается с измеренным током заряда датчиком тока 4. Полученный сигнал ошибки поступает через блоки 20 и 21 на токоформирующий элемент 10. Таким образом осуществляется стабилизированное задание тока заряда.

При определенном номере ступени напряжения, когда мощность заряда достигает заданного уровня, амплитудный селектор 20 переводит вход управления токоформирующего элемен,та 10 на вход элемента 16 вычитания (канал стабилизации мощности заряда в блоке 7 управления зарядом). 8 этом случае мощность заряда определяется значением напряжения источника 8 уп" равляющего сигнала и действием цепи коррекции.

Расчетное значение мощности заряра P> = Up;"I<,, где для удобства анализа используются величины U .и I р;— . т расчетные значения напряжения на выходе источника 1 и ток заряда íà i ступени.

С учетом фактических значений на- 55 пряжения на каждой ступени необходимо так изменить значение мощности заряда, чтобы осуществить заряд в заданное время (в этом режиме заряда вреа процесс заряда описывается уравнением, аналогичным уравнению (1): и

40р + d3 = (I „.+ d I) — — (3) из (2) и (3) получаем

+ g P (0р + U) (Up++U)<

P л

Р>

С С 0р; -Р0с

= U .Ф - — + gUdU --- + +

pi л, р и л

Ж С- "р

+ . ° а

Первое слагаемое равно величине

Pð последним можно пренебречь ввиду его малости по сравнению с третьим слагаемым, а ц 4= 1 аиа

Таким образом, получаем, что

С

Р +ЮР = Р. +d Uдц -=,— (1+ i)

p p p ср,. так как

4U.Б . aUg е

С Р Р формула изобретения

Устройство для зарядки накопительного конденсатора, содержащее управСоставитель А. Петров

1ехред Л.Сердюхова Корректор О, Кравцова

Редактор Н. Горват

Заказ 11b5 Тираж 662 Подписнов

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101

7 1"64У1 ляемый источник ступенчато-нарастающего напряжения, силовой вход которого через датчик потребляемой мощности соединен с клеммами подключения питающей сети, а управляющий вход — с первым выходом блока управления ступенями напряжения, датчик тока, последовательно соединенный с накопительным конденсатором, парал- 10 лельно которому включен датчик выходного напряжения, выходом соединенньй с входом блока управления ступенями напряжения, блок управления зарядным процессом, первый и второй 15

exоды которого соединены соответстве нно с выходом датчика потребляемой мощности и выходом датчика тока, первь и и второй источники управляющих сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я 20 тем, что, с целью повышения точности заряда накопительного конденсатора при сохранении заданного времени заряда, введены токоформирующий элемент, датчик напряжения, блок коррек- 25 ции процесса заряда, состоящий из ячейки выборки- хранения, элемента вь1читания, делителя напряжения, первого и второго перемножителей, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым источниками управляющих сигналов, а вторые входы — с выходом делителя напряжения, вход которого подключен к выходу элемента вычитания, первый вход элемента вычитания соединен с выходом датчика напряжения, подключенно-. го параллельно выходу источника ступенчато-нарастающего напряжения и цепи из последовательно соединенных токоформирующего элемента., накопительного. конденсатора и датчика тока, второй вход элемента. вычитания соединен с выходом ячейки выборки-хранения, вход которой соединен с выходом датчика выходного напряжения, а управляющий вход - с вторым выхо-. дом блока управления ступенями напряжения, выходы первого и второго перемножителей соединены соответст.венно с третьим и четвертым входами блока управления зарядным процессом выход которого соединен с управляющим. входом токоформирующего элемента.